DE19536381A1 - Epoxy and epoxy polyacrylate dispersions containing reactive diluents, process for their preparation and their use - Google Patents
Epoxy and epoxy polyacrylate dispersions containing reactive diluents, process for their preparation and their useInfo
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Abstract
Description
Aus der DE-A 36 43 751 sind bereits wäßrige Epoxidharzdispersionen be kannt, die in Gegenwart eines Kondensationsproduktes aus einem aliphati schen Polyol und einer Epoxidverbindung als Emulgator hergestellt werden. Diese wäßrigen Dispersionen enthalten jedoch neben Wasser immer eine gewisse Menge an organischen Lösungsmitteln. In der DE-A 41 28 487 wurde ein Weg beschrieben, wie man diese Menge an organischen Lösungs mitteln noch weiter verringern kann bei gleichzeitiger Verbesserung der Eigenschaften dieser Dispersionen. Dazu wird das Basisharz nicht mehr in Gegenwart des Emulgators kondensiert und flexibilisierend wirkende Poly epoxide als Rohstoffe für das Epoxidharz verwendet; in den Beispielen von DE-A 41 28 487 wird Polypropylenglykoldiglycidyläther eingesetzt.From DE-A 36 43 751 aqueous epoxy resin dispersions are already knows that in the presence of a condensation product from an aliphati rule polyol and an epoxy compound as an emulsifier. However, these aqueous dispersions always contain one in addition to water certain amount of organic solvents. In DE-A 41 28 487 A way has been described of how to use this amount of organic solution can further reduce mean while improving Properties of these dispersions. For this, the base resin is no longer in Presence of the emulsifier condenses and flexibilizing poly epoxies used as raw materials for the epoxy resin; in the examples of DE-A 41 28 487 uses polypropylene glycol diglycidyl ether.
Diese Dispersionen weisen einen deutlich erniedrigten Lösungsmittelgehalt auf bei verbesserten anwendungstechnischen Eigenschaften. Im Zuge der immer weiter anzustrebenden Minimierung an flüchtigen organischen Komponenten in wäßrigen Anstrichmitteln erweist sich aber selbst der verringerte Lösungs mittelgehalt als problematisch, zudem müssen zur Flexibilisierung des Ba sisharzes teure Rohstoffe eingesetzt werden, welche zusätzlich negative Auswirkungen auf das Eigenschaftsbild haben können.These dispersions have a significantly reduced solvent content with improved application properties. In the course of always further striving to minimize volatile organic components in aqueous paints, however, the reduced solution proves itself medium content as problematic, in addition, to make the Ba expensive raw materials are used, which are also negative Can have an impact on the property profile.
Vor allem kalthärtende Systeme wie zum Beispiel für den Korrosions- und Bautenschutz oder solche, welche der forcierten Trocknung unterworfen werden, sind unter dem Gesichtspunkt der Lösungsmittelemission besonders kritisch zu betrachten, da hier nicht wie bei Einbrennsystemen eine thermi sche Nachverbrennung des Lösungsmittels erfolgen kann. Above all, cold-curing systems such as those for corrosion and Building protection or those that are subjected to forced drying are special from the point of view of solvent emission to be viewed critically, since here, as with stoving systems, a thermi After-burning of the solvent can take place.
Eine wesentliche Verbesserung der bestehenden Systeme wäre also ein Bindemittel auf der Basis einer völlig lösungsmittelfreien Dispersion, welches für den Bereich kalthärtender Beschichtungen eingesetzt werden kann.A major improvement of the existing systems would therefore be one Binder based on a completely solvent-free dispersion, which can be used in the area of cold-curing coatings.
Die eingesetzten Lösungsmittel dienen in der Regel hauptsächlich als Koales zenzmittel, die nach dem Verfilmen langsam aus dem Film verdampfen und damit gewerbehygienisch ungünstige Arbeitsbedingungen sowie unerwünsch te Emission von organischen Bestandteilen in die Atmosphäre verursachen. Zusätzlich bleiben zwangsläufig Lösungsmittelreste in der Beschichtung, welche deren Eigenschaften nachteilig beeinflussen. Ohne solche Lösungs mittel erhält man jedoch schlechte Verfilmung und Verlauf, was zu trüben, schlecht haftenden Filmen führt.The solvents used generally serve mainly as coalesces agents that slowly evaporate from the film after filming and thus unfavorable working conditions in terms of industrial hygiene as well as undesirable cause the emission of organic components into the atmosphere. In addition, solvent residues inevitably remain in the coating, which adversely affect their properties. Without such a solution medium, however, you get poor filming and course, what to tarnish, poorly adhering films.
Daß Reaktivverdünner einen positiven Effekt (Senkung der Viskosität) in kon ventionellen Epoxidharzformulierungen und wasserverdünnbaren Flüssigharzen haben können, ist dem Fachmann bekannt. Kaum beschrieben ist jedoch ihr Einsatz in Epoxid-Festharz-Dispersionen. In den Patentschriften US-A 4,315,044, US-A 4,399,242 und US-A 4,608,406 wird die Verwendung von C₈-C₈₀-Alkyl-Monoepoxiden in nichtionisch stabilisierten Epoxid-Festharz- Dispersionen für Härtung bei Raumtemperatur oder in der Hitze beschrieben. Diese Reaktivverdünner werden dort in die fertige Dispersion eingerührt und Verbessern die Scherstabilität, die Gefrier-Tau-Stabilität, die Lagerstabilität und den Glanz der Beschichtungen, was aber z. T. nur durch den zusätzlichen Einsatz von Glykolen bzw. Glykoläthern befriedigend erreicht werden kann.That reactive thinners have a positive effect (reduction in viscosity) in con conventional epoxy resin formulations and water-thinnable liquid resins is known to the person skilled in the art. However, she is hardly described Use in solid epoxy resin dispersions. In the US-A 4,315,044, US-A 4,399,242 and US-A 4,608,406 the use of C₈-C₈₀-alkyl monoepoxides in non-ionically stabilized solid epoxy resin Dispersions described for curing at room temperature or in the heat. These reactive diluents are stirred into the finished dispersion and Improve shear stability, freeze-thaw stability, storage stability and the gloss of the coatings, but what z. T. only through the additional Use of glycols or glycol ethers can be achieved satisfactorily.
Nicht genannt wird hingegen die Funktion der Reaktivverdünner als Koa leszenzmittel, vor allem wird nicht erwähnt, daß die Zugabe zum Harz vor dem eigentlichen Dispergierprozeß besonders vorteilhaft ist. On the other hand, the function of the reactive thinners as Koa is not mentioned Lenses, especially not mention that the addition to the resin before the actual dispersion process is particularly advantageous.
Das nachträgliche Zumischen von Stoffen zu einer fertigen, nichtionisch stabilisierten Festharzdispersion gestaltet sich vor allem bei hohen Festkör pern der Dispersionen als sehr umständlich, da unterschiedlich viskose/polare Komponenten gut miteinander homogenisiert werden müssen, was in größe ren Mischaggregaten nur unbefriedigend verläuft. Außerdem kann auf diese Weise nicht ein so hoher Grad der Durchmischung von Harz und Reaktivver dünner erreicht werden, da diese Komponenten in getrennten Micellen vor liegen.The subsequent addition of substances to a finished, non-ionic stabilized solid resin dispersion is especially designed for high solids The dispersion is very cumbersome because of the different viscous / polar Components need to be well homogenized with each other, what in size ren mixing units is unsatisfactory. It can also on this Do not show such a high degree of mixing of resin and reactive agent can be achieved thinner because these components exist in separate micelles lie.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, Reaktivverdünner-haltige Epoxid bzw. Epoxid-Acrylat-Dispersionen herzustellen, welche keine weiteren Koales zenzmittel mehr benötigen und gleichzeitig deutlich verbesserte Eigenschaften gegenüber herkömmlichen Dispersionen bzw. solchen mit nachträglich zu gegebenen Reaktivverdünnern aufweisen.The object of the present invention was to provide epoxy containing reactive diluents or to produce epoxy-acrylate dispersions which have no further coalescence need more and more properties compared to conventional dispersions or those with retrospectively given given reactive diluents.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß durch den Einsatz von Reak tivverdünnern nach einem speziellen Verfahren, nämlich vor dem Dispergier prozeß, unterschiedliche, immer extrem lösungsmittelarme oder gar lösungs mittelfreie Epoxidharz- oder Epoxid-Polyacrylat-Dispersionen herstellbar sind, welche sich sehr gut zur Raumtemperaturhärtung bzw. forcierten Trocknung eignen und selbst ohne Zusatz weiterer Koaleszenzmittel hervorragende Verfilmung und sehr gute anwendungstechnische Eigenschaften aufweisen.Surprisingly, it has now been found that by using Reak tiv thinners using a special process, namely before dispersing process, different, always extremely low solvent or even solution medium-free epoxy resin or epoxy polyacrylate dispersions can be produced, which is very good for room temperature curing or forced drying suitable and excellent even without the addition of other coalescing agents Filming and have very good application properties.
Gegenstand der Erfindung sind demgemäß wäßrige, lösungsmittelarme oder lösungsmittelfreie Beschichtungsmittel, die folgende Komponenten enthalten:The invention accordingly relates to aqueous, low-solvent or solvent-free coating agents that contain the following components:
-
(I) Eine Basisharz-Dispersion, bestehend aus
- (A) einem Epoxidharz, das ein Kondensationsprodukt ist aus Mas
senanteilen von
- (A-1) 50 bis 95, vorzugsweise 55 bis 85% einer oder mehrerer Epoxidverbindung(en) mit mindestens zwei Epoxidgruppen pro Molekül und bevorzugt einem Epoxidgruppengehalt von 300 bis 12 000 mmol/kg ("Epoxidäquivalentgewicht" = molare Masse, dividiert durch Anzahl der Epoxidgrup pen pro Molekül von 90 bis 3000 g/mol),
- (A-2) 5 bis 50, vorzugsweise 1 5 bis 45% eines aromatischen Polyols und gegebenenfalls
- (A-3) 0 bis 25, vorzugsweise 1 bis 10% modifizierender Ver bindungen mit mindestens zwei epoxid-reaktiven Grup pen,
- (B) einem Dispergiermittel aus
- (B-1) einem Kondensationsprodukt aus
- (B-11) einem aliphatischen Polyol mit einer gewichtsmittleren molaren Masse (Mw) von 200 bis 20 000 g/mol und
- (B-12) einer Epoxidverbindung mit mindestens zwei Epoxidgrup pen pro Molekül und bevorzugt einem Epoxidgruppen gehalt von 500 bis 10 000 mmol/kg (Epoxidäquivalentge wicht von 100 bis 2000 g/mol),
- (B-1) einem Kondensationsprodukt aus
- wobei bevorzugt das Verhältnis der Anzahl der Hydroxylgruppen zur
Anzahl der Epoxidgruppen 1 : 0,5 bis 1 : 3,5 beträgt und der Epoxid
gruppengehalt dieses Kondensationsproduktes zwischen 2,5 und 200
mmol/kg (Epoxidäquivalentgewicht zwischen 5000 und 400 000
g/mol) liegt, und
- (B-2) gegebenenfalls weiteren, vorzugsweise nichtionischen Tensiden,
- (C) einem Verdünnungsmittel, bestehend aus
- (C-1) niedermolekularen, flüssigen epoxyfunktionellen Verbin dungen, sowie
- (C-2) gegebenenfalls zur radikalischen Polymerisation bzw. Copolymerisation befähigten äthylenisch ungesättigten, ansonsten inerten oder gegebenenfalls funktionellen Mo nomere
- (D) und Wasser sowie gegebenenfalls organische Lösungsmittel
- (A) an epoxy resin, which is a condensation product of mass fractions of
- (A-1) 50 to 95, preferably 55 to 85% of one or more epoxy compound (s) with at least two epoxy groups per molecule and preferably an epoxy group content of 300 to 12,000 mmol / kg ("epoxy equivalent weight" = molar mass divided by number the epoxy groups per molecule from 90 to 3000 g / mol),
- (A-2) 5 to 50, preferably 1 5 to 45% of an aromatic polyol and optionally
- (A-3) 0 to 25, preferably 1 to 10% of modifying compounds with at least two epoxy-reactive groups,
- (B) a dispersant
- (B-1) a condensation product
- (B-11) an aliphatic polyol with a weight average molar mass (M w ) of 200 to 20,000 g / mol and
- (B-12) an epoxy compound with at least two epoxy groups per molecule and preferably an epoxy group content of 500 to 10,000 mmol / kg (epoxy equivalent weight of 100 to 2000 g / mol),
- (B-1) a condensation product
- preferably the ratio of the number of hydroxyl groups to the number of epoxy groups is 1: 0.5 to 1: 3.5 and the epoxy group content of this condensation product is between 2.5 and 200 mmol / kg (epoxy equivalent weight between 5000 and 400,000 g / mol) lies, and
- (B-2) optionally further, preferably nonionic surfactants,
- (C) a diluent consisting of
- (C-1) low molecular weight, liquid epoxy-functional compounds, and
- (C-2) ethylenically unsaturated, otherwise inert or optionally functional monomers which are optionally capable of radical polymerization or copolymerization
- (D) and water and optionally organic solvents
- (A) einem Epoxidharz, das ein Kondensationsprodukt ist aus Mas
senanteilen von
-
(II) ein wäßriges Härtungsmittel für das modifizierte Epoxidharz (I),
welches sich für die Härtung bei Raumtemperatur oder bei er
höhten Temperaturen (forcierte Trocknung) eignet,
und gegebenenfalls(II) an aqueous curing agent for the modified epoxy resin (I), which is suitable for curing at room temperature or at elevated temperatures (forced drying),
and if necessary - (III) übliche Additive und Katalysatoren,(III) customary additives and catalysts,
wobei die Komponenten (I) und (II) in solchen Massenanteilen eingesetzt wer den, daß das Verhältnis der Anzahl der zur Umsetzung befähigten Epoxid gruppen in (I) zur Anzahl der Aminwasserstoffatome in (II) zwischen 1 : 0,75 und 1 : 2,0 liegt.the components (I) and (II) being used in such proportions by mass that the ratio of the number of epoxy capable of reaction groups in (I) for the number of amine hydrogen atoms in (II) between 1: 0.75 and 1: 2.0.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer wäßrigen Epoxidharzdispersion (I), dadurch gekennzeichnet, daß zunächst das Epox idharz (A) durch Kondensation der Komponenten (A-1), (A-2) und gegebenen falls (A-3) bei erhöhten Temperaturen in Gegenwart von Kondensationskataly satoren hergestellt wird, anschließend bei tieferer Temperatur das Verdün nungsmittel (C-1) zugefügt wird, darauf das Dispergiermittel (B) einhomogeni siert wird und eine wäßrige Dispersion durch portionsweises Zudosieren von Wasser (D) erhalten wird.The invention further relates to a method for producing an aqueous Epoxy resin dispersion (I), characterized in that the epoxy id resin (A) by condensation of components (A-1), (A-2) and given if (A-3) at elevated temperatures in the presence of condensation catalyst is produced, then the dilution at a lower temperature ning agent (C-1) is added, then the dispersant (B) is homogeneous is siert and an aqueous dispersion by portionwise addition of Water (D) is obtained.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer wäßrigen Epoxid-Polyacrylat-Dispersion (I), dadurch gekennzeichnet, daß zunächst das Epoxidharz (A) durch Kondensation der Komponenten (A-1), (A-2) und gege benenfalls (A-3) bei erhöhten Temperaturen in Gegenwart von Kondensations katalysatoren hergestellt wird, anschließend bei tieferer Temperatur zumin dest eine Teilmenge des Verdünnungsmittels (C) zugefügt wird und gegebe nenfalls eine teilweise Reaktion der Monomeren (C-2) mit dem Epoxidharz (A) vollzogen wird, darauf das Dispergiermittel (B) einhomogenisiert wird und eine wäßrige Dispersion durch portionsweises Zudosieren von Wasser (D) erhalten wird, worauf man mit Hilfe eines geeigneten Initiatorsystems und gegebe nenfalls unter Zugabe des restlichen Verdünnungsmittels (C) bei geeigneten Temperaturen die Monomeren (C-2) vollständig in eine Polymerdispersion überführt. Die ggf. verwendeten Teilmengen des Verdünnungsmittels können verschiedener Zusammensetzung hinsichtlich Menge und Art der Bestandteile (C-1) und (C-2) sein.The invention further relates to a method for producing an aqueous Epoxy-polyacrylate dispersion (I), characterized in that first Epoxy resin (A) by condensation of components (A-1), (A-2) and against also (A-3) at elevated temperatures in the presence of condensation catalysts is produced, then at a lower temperature at least a portion of the diluent (C) is added and added if necessary, a partial reaction of the monomers (C-2) with the epoxy resin (A) is carried out, the dispersant (B) is homogenized and a obtain aqueous dispersion by metering in water (D) in portions is what you give with the help of a suitable initiator system if necessary, with the addition of the remaining diluent (C) if suitable Temperatures the monomers (C-2) completely in a polymer dispersion transferred. The partial amounts of the diluent that may be used can different composition in terms of quantity and type of ingredients (C-1) and (C-2).
Das erfindungsgemäße Bindemittel wird hergestellt durch Abmischen dieser Dispersion mit einem geeigneten Härtungsmittel (II), ggf. gefolgt von dem Fachmann bekannten Zuschlagstoffen gemäß (III).The binder according to the invention is produced by mixing it Dispersion with a suitable hardening agent (II), optionally followed by the Additives known to those skilled in the art according to (III).
Bei den 1,2-Epoxidverbindungen entsprechend (A-1) und (B-12) handelt es sich um Polyepoxide mit im Mittel mindestens zwei Epoxidgruppen pro Mole kül. Diese Epoxidverbindungen können dabei sowohl gesättigt als auch ungesättigt sowie aliphatisch, cycloaliphatisch, aromatisch und/oder hetero cyclisch sein und auch Hydroxylgruppen und Polyäthereinheiten aufweisen. Sie können weiterhin solche Substituenten und/oder funktionelle Gruppen enthalten, die unter den Mischungs- oder Reaktionsbedingungen keine stö renden Nebenreaktionen verursachen, beispielsweise Alkyl- oder Arylsub stituenten, Äthergruppierungen und ähnliche.The 1,2-epoxy compounds correspond to (A-1) and (B-12) are polyepoxides with an average of at least two epoxy groups per mole cool. These epoxy compounds can be both saturated and unsaturated and aliphatic, cycloaliphatic, aromatic and / or hetero be cyclic and also have hydroxyl groups and polyether units. You can also use such substituents and / or functional groups contain no interference under the mixing or reaction conditions cause side reactions, for example alkyl or arylsub substituents, ether groups and the like.
Vorzugsweise handelt es sich dabei um Polyglycidyläther auf Basis von mehr wertigen, vorzugsweise zweiwertigen Alkoholen, Phenolen, Hydrierungs produkten dieser Phenole und/oder von Novolaken (Umsetzungsprodukte von ein- oder mehrwertigen Phenolen mit Aldehyden, insbesondere Formaldehyd in Gegenwart saurer Katalysatoren). Die Epoxidgruppengehalte dieser Epoxid verbindungen liegen vorzugsweise zwischen 500 und 11 000, insbesondere zwischen 2800 und 10 000 mmol/kg (Epoxidäquivalentgewichte zwischen 90 und 2000, insbesondere zwischen 100 und 350 g/mol). These are preferably polyglycidyl ethers based on more valuable, preferably dihydric alcohols, phenols, hydrogenation products of these phenols and / or of novolaks (reaction products of mono- or polyhydric phenols with aldehydes, especially formaldehyde in the presence of acidic catalysts). The epoxy group contents of this epoxy connections are preferably between 500 and 11,000, in particular between 2800 and 10,000 mmol / kg (epoxy equivalent weights between 90 and 2000, especially between 100 and 350 g / mol).
Als mehrwertige Phenole sind beispielsweise zu nennen: Resorcin, Hydro chinon, 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan (Bisphenol A), Dihydroxydiphenyl methan (Bisphenol F, ggf. Isomerengemische), Tetrabrombisphenol A, 4,4′-Di hydroxydiphenylcyclohexan, 4,4′-Dihydroxy-3,3′-dimethyldiphenylpropan, 4,4′-Dihydroxydiphenyl, 4,4′-Dihydroxybenzophenon, Bis-(4-hydroxy-phe nyl)-1,1-äthan, 2,2-Bis[4-(2-hydroxypropoxy)phenyl]-propan, Bis-(4-hydroxy phenyl)-1,1-isobutan, 2,2-Bis-(4-hydroxy-3-tert.butylphenyl)-propan, Bis- (2-hydroxynaphthyl)-methan, 1,5-Dihydroxynaphthalin, Tris-(4-hydroxyphe nyl)-methan, Bis-(4-hydroxyphenyl-)äther, Bis-(4-hydroxyphenyl-)sulfon u. a. sowie die Halogenierungs- und Hydrierungsprodukte der vorstehend genann ten Verbindungen. Bisphenol A ist hierbei besonders bevorzugt.Examples of polyhydric phenols are: resorcinol, hydro quinone, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane (bisphenol A), dihydroxydiphenyl methane (bisphenol F, possibly mixtures of isomers), tetrabromobisphenol A, 4,4'-di hydroxydiphenylcyclohexane, 4,4'-dihydroxy-3,3'-dimethyldiphenylpropane, 4,4'-dihydroxydiphenyl, 4,4'-dihydroxybenzophenone, bis- (4-hydroxy-phe nyl) -1,1-ethane, 2,2-bis [4- (2-hydroxypropoxy) phenyl] propane, bis- (4-hydroxy phenyl) -1,1-isobutane, 2,2-bis (4-hydroxy-3-tert-butylphenyl) propane, bis- (2-hydroxynaphthyl) methane, 1,5-dihydroxynaphthalene, tris (4-hydroxyphe nyl) methane, bis (4-hydroxyphenyl) ether, bis (4-hydroxyphenyl) sulfone u. a. and the halogenation and hydrogenation products mentioned above connections. Bisphenol A is particularly preferred here.
Als Beispiele für mehrwertige Alkohole seien Äthylenglykol, Diäthylenglykol, Triäthylenglykol, Polyäthylenglykole (n = 1 bis 35), 1,2-Propyienglykol, Polypropylenglykole (n = 1 bis 15), 1,3-Propylenglykol, 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, 1,2,6-Hexantriol, Glycerin, Neopentanglykol, 1,4-Dimethylolcyclohexan, Trimethyloläthan, Trimethylolpropan, aber auch Blockcopolymere von Äthylenoxid, Propylenoxid usw., sowie äthoxylierte und propoxylierte Bisphenole wie z. B. propoxyliertes Bisphenol A, genannt. Poly äthylenglykole und Polypropylenglykole (n = 8-10) sind hierbei besonders bevorzugt.Examples of polyhydric alcohols include ethylene glycol, diethylene glycol, Triethylene glycol, polyethylene glycols (n = 1 to 35), 1,2-propylene glycol, Polypropylene glycols (n = 1 to 15), 1,3-propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,2,6-hexanetriol, glycerin, neopentanglycol, 1,4-dimethylolcyclohexane, trimethylolethane, trimethylolpropane, but also Block copolymers of ethylene oxide, propylene oxide, etc., and also ethoxylated and propoxylated bisphenols such as B. propoxylated bisphenol A. Poly Ethylene glycols and polypropylene glycols (n = 8-10) are special prefers.
Es können auch Polyglycidylester von Polycarbonsäuren verwendet werden, die man durch die Umsetzung von Epichlorhydrin oder ähnlichen Epoxyverbin dungen mit einer aliphatischen, cycloaliphatischen oder aromatischen Polycar bonsäure, wie Oxalsäure, Bernsteinsäure, Adipinsäure, Glutarsäure, Phthal säure, Terephthalsäure, Hexahydrophthalsäure, 2,6-Naphthalindicarbonsäure und dimerisierte Linolensäure, oder auch mit sauren Polyestern erhält. Bei spiele sind Adipinsäurediglycidylester, Phthalsäurediglycidylester und He xahydrophthalsäurediglycidylester. Polyglycidyl esters of polycarboxylic acids can also be used, which is obtained by the reaction of epichlorohydrin or similar epoxy compound with an aliphatic, cycloaliphatic or aromatic polycar bonic acid, such as oxalic acid, succinic acid, adipic acid, glutaric acid, phthal acid, terephthalic acid, hexahydrophthalic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid and dimerized linolenic acid, or with acidic polyesters. At Games are diglycidyl adipate, diglycidyl phthalate and He xahydrophthalic acid diglycidyl ester.
Eine ausführliche Aufzählung geeigneter Epoxidverbindungen findet sich in dem Handbuch "Epoxidverbindungen und Epoxidharze" von A.M. Paquin, Springer Verlag, Berlin 1958, Kapitel IV und in Lee, Neville, "Handbook of Epoxy Resins", McGraw-Hill Book Co., 1967, Kapitel 2. Die genannten Epoxi dverbindungen können einzeln oder im Gemisch eingesetzt werden.A detailed list of suitable epoxy compounds can be found in the manual "Epoxy Compounds and Epoxy Resins" by A.M. Paquin, Springer Verlag, Berlin 1958, Chapter IV and in Lee, Neville, "Handbook of Epoxy Resins ", McGraw-Hill Book Co., 1967, Chapter 2. The epoxies mentioned d compounds can be used individually or in a mixture.
Als aromatische Polyole entsprechend (A-2) kommen vorzugsweise die aro matischen OH-gruppenhaltigen Verbindungen in Frage, die vorstehend bei den Komponenten (A-1) und (B-12) beschrieben wurden, also mehrwertige, vorzugsweise zweiwertige Phenole, deren Halogenierungsprodukte und/oder Novolake. Besonders bevorzugt ist auch hier Bisphenol A.The aromatic polyols corresponding to (A-2) are preferably the aro matical OH group-containing compounds in question, the above in the Components (A-1) and (B-12) have been described, i.e. polyvalent, preferably dihydric phenols, their halogenation products and / or Novolaks. Bisphenol A is also particularly preferred here.
Bei den modifizierenden Verbindungen gemäß (A-3) handelt es sich um Ver bindungen mit mindestens zwei funktionellen Gruppen, welche zur Reaktion mit den Epoxidgruppen der Komponente (A-1) befähigt sind, und welche sich nicht unter den aromatischen Polyolen gemäß (A-2) einordnen lassen. Ihr Einsatz kann erfolgen, um durch gezielte Modifikation wünschenswerte Eigen schaften des Basisharzes (A) einzustellen. Hierbei kann es sich um Polyamine (z. B. Äthylendiamin, Diäthylentriamin, Triäthylentetramin, Tetraäthylenpenta min usw.), Polyoxyalkylenoxide mit endständigen Aminogruppen (z. B. die Jeffamine® der Firma TEXACO und Novamin®-Typen), aliphatische und aro matische Polycarbonsäuren mit 2 bis 60 Kohlenstoffatomen (z. B. Maleinsäu re, Fumarsäure, Phthalsäure, Bernsteinsäure, dimere und trimere Fettsäuren usw. und deren Anhydride, soweit verfügbar) sowie aliphatische Polyole (z. B. Äthylenglykol, Propylenglykol, Butylenglykol, Polyäthylenglykol, Polypropylen glykol, Trimethylolpropan und -äthan, Neopentylglykol, Glycerin usw.) han deln. Besonders bevorzugt sind dimere Fettsäuren mit einem Gehalt von 20 bis 50 Kohlenstoffatomen und Jeffamine®. The modifying compounds according to (A-3) are Ver bonds with at least two functional groups, which are used for the reaction with the epoxy groups of component (A-1), and which ones do not classify as aromatic polyols according to (A-2). your Use can be made to own desirable modification through targeted modification properties of the base resin (A). These can be polyamines (e.g. ethylene diamine, diethylene triamine, triethylene tetramine, tetraethylene penta min, etc.), polyoxyalkylene oxides with terminal amino groups (e.g. the Jeffamine® from TEXACO and Novamin® types), aliphatic and aro Matic polycarboxylic acids with 2 to 60 carbon atoms (e.g. maleic acid re, fumaric acid, phthalic acid, succinic acid, dimeric and trimeric fatty acids etc. and their anhydrides, if available) and aliphatic polyols (e.g. Ethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, trimethylolpropane and ethanol, neopentylglycol, glycerin etc.) han deln. Dimeric fatty acids with a content of 20 are particularly preferred up to 50 carbon atoms and Jeffamine®.
Bei den Polyolen der Komponente (B-1) handelt es sich vorzugsweise um Polyätherpolyole (Polyoxyalkylenglykole) mit gewichtsmittleren molaren Massen (Mw; Gelpermeationschromatographie; Polystyrolstandard) von bevor zugt zwischen 600 und 12 000, insbesondere 2000 bis 8000 g/mol und OH- Zahlen zweckmäßigerweise von 10 bis 600, bevorzugt 15 bis 120 mg/g. Diese Polyätherpolyole besitzen vorzugsweise nur endständige, primäre OH-Gruppen. Beispielsweise seien hier Blockcopolymere aus Äthylenoxid und Propylenoxid sowie Polyäthylen-, Polypropylen-, Polybutylenglykole genannt, wobei auch Gemische der jeweiligen Polyalkylenglykole eingesetzt werden können. Vorzugsweise werden Polyäthylenglykole verwendet.The polyols of component (B-1) are preferably polyether polyols (polyoxyalkylene glycols) with weight-average molar masses (M w ; gel permeation chromatography; polystyrene standard) of preferably between 600 and 12,000, in particular 2000 to 8000 g / mol and OH- Numbers expediently from 10 to 600, preferably 15 to 120 mg / g. These polyether polyols preferably have only terminal, primary OH groups. For example, block copolymers of ethylene oxide and propylene oxide as well as polyethylene, polypropylene, polybutylene glycols may be mentioned here, it also being possible to use mixtures of the respective polyalkylene glycols. Polyethylene glycols are preferably used.
Zusätzlich können zum erfindungsgemäßen Dispergiermittel (B-1) auch weite re Dispergiermittel (B-2) anionischer, kationischer und vorzugsweise nichtioni scher Art verwendet werden. In Frage kommen Alkylbenzolsulfonate, primäre und sekundäre Alkansulfonate, α-Olefinsulfonate, Alkylsulfate und Alkyläther sulfate als anionische sowie quaternäre Ammoniumverbindungen als kationi sche Tenside in Frage, wobei die ionischen Gruppen nicht mit den Epoxid gruppen wechselwirken dürfen. Bevorzugt ist aber die Verwendung nichtioni scher Tenside wie äthoxylierte oder äth/propoxylierte Alkohole, Oxoalkohole, Alkylphenole (z. B. Arcopal® der Firma Hoechst), Rizinusöle, Ester, Glycerin stearate, Fettsäuren, Fettamine, Fettalkohole, aber auch z. B. Äthylenoxid- Propylenoxid-Blockcopolymere (z. B. Pluronic® der Firma BASF). Auch die speziell zur Dispergierung von Epoxidharzen beschriebenen Emulgatoren kön nen zum Einsatz kommen, wie z. B. aus US 4 423 201 und US 4 446 256 (Produkte aus Polyalkylenglykolen, Diisocyanaten und Bisphenolen), EP 0 497 404 (Produkte aus Alkoxypolyalkylenglykolen, Anhydriden und Alkylenoxiden, Epoxyalkoholen oder Diglycidyläthern), WO 91/10695 (Produkte aus Polygly cidyläthern, bifunktionelle Verbindungen und Alkoxypolyalkylenglykolen), EP 0 109 173 (Produkte aus Polyoxyalkylenpolyaminen und Epoxidharzen) und DE 41 36 943 (Produkte aus Polyalkylenglykolen mit Diisocyanaten und Polyepoxiden).In addition, dispersants (B-1) according to the invention can also be wide re dispersant (B-2) anionic, cationic and preferably nonionic be used. Alkylbenzenesulfonates, primary, are suitable and secondary alkane sulfonates, α-olefin sulfonates, alkyl sulfates and alkyl ethers sulfates as anionic and quaternary ammonium compounds as cationi cal surfactants in question, the ionic groups not with the epoxy groups may interact. However, the use of non-ionic is preferred shear surfactants such as ethoxylated or ether / propoxylated alcohols, oxo alcohols, Alkylphenols (e.g. Arcopal® from Hoechst), castor oils, esters, glycerin stearates, fatty acids, fatty amines, fatty alcohols, but also z. B. ethylene oxide Propylene oxide block copolymers (e.g. Pluronic® from BASF). Also the Emulsifiers specifically described for dispersing epoxy resins can NEN are used such. B. from US 4,423,201 and US 4,446,256 (Products from polyalkylene glycols, diisocyanates and bisphenols), EP 0 497 404 (Products from alkoxypolyalkylene glycols, anhydrides and alkylene oxides, Epoxy alcohols or diglycidyl ethers), WO 91/10695 (products made from polygly cidyl ethers, bifunctional compounds and alkoxypolyalkylene glycols), EP 0 109 173 (products made from polyoxyalkylene polyamines and epoxy resins) and DE 41 36 943 (Products from polyalkylene glycols with diisocyanates and Polyepoxides).
Als Komponente (C-1), niedermolekulare flüssige epoxyfunktionelle Verbin dungen sind zu nennen niedermolekulare Äther von Glycidylalkohol mit ein- und mehrwertigen Phenolen, alkylsubstituierten Phenolen und ein- und mehrwertigen aliphatischen verzweigten und unverzweigten Alkoholen und Estern von verzweigten oder unverzweigten aliphatischen Carbonsäuren mit 2 bis 40 Kohlenstoffatomen, welche u. a. unter dem Begriff Reaktivverdünner bekannt sind, z. B. para-tert.-Butylphenylglycidyläther, n-Butylglycidyläther, Phenylglycidyläther, ortho-Kresylglycidyläther, Butandioldiglycidyläther, Hexandioldiglycidyläther, Neopentylglykoldiglycidyläther, Dimethylolcycloh exandiglycidyläther, 2-Äthylhexylglycidyläther, höhere Alkylglycidyläther usw. (z. B. die Reaktivverdünner der Serie Grilonit® RV der Firma Ems, Epodil® der Firma Anchor oder Eurepox®, RV der Firma Schering), Versaticsäureglycidyle ster (Cardura® E 10 der Firma Shell), flüssige Polyoxyalkylenglykol-Diglycidy läther (z. B. Beckopox® EP 075 der Firma Hoechst), aber auch flüssige Ep oxidharze wie z. B. Bisphenol A- und F-diglycidyläther. Die Komponente (C-1) wird im folgenden aus Gründen der Einfachheit Reaktivverdünner genannt. Bevorzugte Reaktivverdünner sind Hexandioldiglycidyläther und para-tert.- Butylphenylglycidyläther.As component (C-1), low molecular weight liquid epoxy functional compound low molecular weight ether of glycidyl alcohol with a and polyhydric phenols, alkyl-substituted phenols and mono- and polyhydric aliphatic branched and unbranched alcohols and Esters of branched or unbranched aliphatic carboxylic acids with 2 to 40 carbon atoms, which u. a. under the term reactive thinners are known, e.g. B. para-tert-butylphenylglycidyl ether, n-butylglycidyl ether, Phenylglycidyl ether, ortho-cresyl glycidyl ether, butanediol diglycidyl ether, Hexanediol diglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, dimethylolcycloh exandiglycidyl ether, 2-ethylhexyl glycidyl ether, higher alkyl glycidyl ether etc. (e.g. the reactive thinners of the Grilonit® RV series from Ems, Epodil® from Anchor or Eurepox®, RV from Schering), Versatic acid glycidyls ster (Cardura® E 10 from Shell), liquid polyoxyalkylene glycol diglycidy ether (e.g. Beckopox® EP 075 from Hoechst), but also liquid ep oxide resins such as B. bisphenol A and F diglycidyl ether. Component (C-1) is called reactive diluents below for the sake of simplicity. Preferred reactive diluents are hexanediol diglycidyl ether and para-tert.- Butylphenylglycidyl ether.
Als Monomere gemäß (C-2) kommen sämtliche äthylenisch ungesättigten Ver bindungen in Frage, welche zur radikalischen Polymerisation in wäßriger Emulsion befähigt sind und nicht unerwünscht bei Raumtemperatur mit der vorliegenden Epoxidharzdispersion wechselwirken. Dazu zählen Acryl-, Metha cryl- und höhere Alkacrylsäuren, sowie deren Alkylester (C₁- bis C₁₈-Alkyl- (meth)acrylate, z. B. Methylacrylat und -methacrylat, Äthylacrylat und -meth acrylat, n- und iso-Propylacrylat und -methacrylat, n-, so- und tert-Butyl acrylat, n- und tert-Butylmethacrylat, 2-Äthylhexylacrylat und -methacrylat, 4-tert-Butylcyclohexylacrylat, Isobornylacrylat und -methacrylat usw.) und Derivate (z. B. Acrylnitril), aber auch Vinylderivate (z. B. Styrol, α-Methylstyrol, Vinyltoluole, Vinylacetat, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, N-Vinylpyrrolidon usw.) und α,β-ungesättigte Carbonsäuren wie Maleinsäure, Fumarsäure, Itaconsäure usw. sowie deren Derivate, aber auch Alkene wie Isopren und Butadien. Die Monomeren können auch funktionelle Gruppen enthalten, welche bei der später anzustrebenden Härtungsreaktion partizipieren, so eignen sich hier z. B. speziell glycidylfunktionelle Monomere (z. B. Glycidyl methacrylat, Glycidylacrylat). Schließlich können auch mehrfunktionelle Monomere, sei es bezüglich der Polymerisation oder der Härtung, zugegen sein, so z. B. 1,6-Hexandioldiacrylat, Divinylbenzol usw.As monomers according to (C-2) come all ethylenically unsaturated ver bonds in question, which for free-radical polymerization in aqueous Are capable and not undesirable at room temperature with the emulsion existing epoxy resin dispersion interact. These include acrylic, metha cryl and higher alkacrylic acids, and their alkyl esters (C₁ to C₁₈ alkyl (meth) acrylates, e.g. B. methyl acrylate and methacrylate, ethyl acrylate and meth acrylate, n- and iso-propyl acrylate and methacrylate, n-, so- and tert-butyl acrylate, n- and tert-butyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate and methacrylate, 4-tert-butylcyclohexyl acrylate, isobornyl acrylate and methacrylate etc.) and Derivatives (e.g. acrylonitrile), but also vinyl derivatives (e.g. styrene, α-methylstyrene, Vinyl toluenes, vinyl acetate, vinyl chloride, vinylidene chloride, N-vinyl pyrrolidone etc.) and α, β-unsaturated carboxylic acids such as maleic acid, fumaric acid, Itaconic acid etc. and their derivatives, but also alkenes such as isoprene and Butadiene. The monomers can also contain functional groups who participate in the hardening reaction to be sought later, so are suitable for. B. specifically glycidyl-functional monomers (e.g. glycidyl methacrylate, glycidyl acrylate). Finally, multi-functional Monomers, be it in terms of polymerization or curing be so B. 1,6-hexanediol diacrylate, divinylbenzene etc.
Der Dispersion können gegebenenfalls auch Lösungsmittel (D) zugesetzt wer den, wobei Massenanteil bis zu 10% bevorzugt sind. Als organische Lö sungsmittel kommen hier insbesondere in Frage Glykole, Mono- und Diäther- und -ester von Glykolen mit Alkoholen und Säuren, aliphatische Alkohole mit gegebenenfalls verzweigten Alkylresten von 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, cycloaliphatische und araliphatische Alkohole sowie Ester und Ketone, wobei diese Lösungsmittel einzeln oder im Gemisch eingesetzt werden können. Als Beispiele seien genannt: Äthylenglykol, Äthylenglykolmonomethyläther, Äthylenglykoldimethyläther, Butylglykol, Methoxypropanol, Äthoxypropanol, Äthanol, 1- und 2-Propanol, Butanol, Cyclohexanol, Benzylalkohol, Essig säureäthylester, Aceton so wie Methylisobutylketon, aber auch Aromaten wie Toluol oder Xylol können verwendet werden. Bevorzugte Lösungsmittel sind Butylglykol, Methoxypropanol, Methoxybutanol, Isopropoxy-propanol, Äth oxypropanol, 2-Propanol und/oder Benzylalkohol.If appropriate, solvents (D) can also be added to the dispersion the, mass fraction up to 10% are preferred. As an organic solvent Solvents are particularly suitable here: glycols, mono- and dietary and esters of glycols with alcohols and acids, aliphatic alcohols with optionally branched alkyl radicals of 1 to 12 carbon atoms, cycloaliphatic and araliphatic alcohols as well as esters and ketones, where these solvents can be used individually or in a mixture. As Examples include: ethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, Ethylene glycol dimethyl ether, butyl glycol, methoxypropanol, ethoxypropanol, Ethanol, 1- and 2-propanol, butanol, cyclohexanol, benzyl alcohol, vinegar Acid ethyl ester, acetone such as methyl isobutyl ketone, but also aromatics such as Toluene or xylene can be used. Preferred solvents are Butylglycol, methoxypropanol, methoxybutanol, isopropoxypropanol, eth oxypropanol, 2-propanol and / or benzyl alcohol.
Nach dem erfolgten Dispergiervorgang wird in der Epoxidharzdispersion die Emulsionspolymerisation eingeleitet, bei einer Temperatur, die eine zügige, vollständige Reaktion gewährleistet und gleichzeitig die Dispersion nicht ge fährdet. Als Initiatoren kommen hierfür solche thermischer Natur oder Re doxsysteme, die sämtlich dem Fachmann gut bekannt sind, in Frage. Thermi sche Initiatoren sind Peroxide, Hydroperoxide, Perester, Diazoverbindungen, z. B. Dibenzoylperoxid, Acetylperoxid, Benzoylhydroperoxid, tert-Butylhydro peroxid, Di-tert-Butylperoxid, Lauroylperoxid, Butyrylperoxid, Diisopropylben zolhydroperoxid, Cumolhydroperoxid, Paramenthanhydroperoxid, Diacetylper oxid, Di-α-Cumylperoxid, Dipropylperoxid, Diisopropylperoxid, Isopropyl-tert.- Butylperoxid, Butyl-tert-butyIperoxid, Dilauroylperoxid, Difuroylperoxid, Ditriphenylmethylperoxid, Bis(p-Methoxybenzoyl)peroxid, p-Monomethoxyben zoylperoxid, Rubrenperoxid, Ascaridolperoxid, tert-Butylperoxybenzoat, Diäthylperoxyterephthalat, Propylhydroperoxid, Isopropylhydroperoxid, n- Butylhydroperoxid, tert-Butylhydroperoxid, Cyclohexylhydroperoxid, trans- Decalinhydroperoxid, α-Methylbenzylhydroperoxid, α-Methyl-α-Äthylbenzyl hydroperoxid, Tetralinhydroperoxid, Triphenylmethylhydroperoxid, Diphenyl methylhydroperoxid, 2,5-Dimethyl-2,5-bis(2-Äthylhexanoylperoxy)-hexan, 1,1-Bis(tert-Butylperoxy)-cyclohexan und tert-Butylperbenzoat. Redox-Syste me können gewählt werden aus Oxydantien wie z. B. Wasserstoffperoxid, tert-Butylhydroperoxid, Persulfate, in Kombination mit Reduktionsmitteln wie alpha-Hydroxyketone, Ascorbinsäure, Hydrazin und Sulfite, Bisulfite, Metasul fite oder Hydrosulfite. Bevorzugt sollten Initiatoren eingesetzt werden, welche keine oder wenig ionische Verbindungen generieren, um die Wasserempfind lichkeit der später eingebrannten Filme nicht unnötig zu erhöhen. Ein be sonders bevorzugtes System ist tert-Butylhydroperoxid/Ascorbinsäure.After the dispersion process, the epoxy resin dispersion Emulsion polymerization initiated at a temperature which is a rapid, ensures complete reaction and at the same time the dispersion is not ge endangers. For this purpose, such thermal nature or Re come as initiators dox systems, all of which are well known to those skilled in the art. Thermi initiators are peroxides, hydroperoxides, peresters, diazo compounds, e.g. B. dibenzoyl peroxide, acetyl peroxide, benzoyl hydroperoxide, tert-butylhydro peroxide, di-tert-butyl peroxide, lauroyl peroxide, butyryl peroxide, diisopropylbene zolhydroperoxid, Cumolhydroperoxid, Paramenthanhydroperoxid, Diacetylper oxide, di-α-cumyl peroxide, dipropyl peroxide, diisopropyl peroxide, isopropyl tert.- Butyl peroxide, butyl tert-butyl peroxide, dilauroyl peroxide, difuroyl peroxide, Ditriphenylmethyl peroxide, bis (p-methoxybenzoyl) peroxide, p-monomethoxyben zoyl peroxide, rubene peroxide, ascaridol peroxide, tert-butyl peroxybenzoate, Diethyl peroxy terephthalate, propyl hydroperoxide, isopropyl hydroperoxide, n- Butyl hydroperoxide, tert-butyl hydroperoxide, cyclohexyl hydroperoxide, trans Decalin hydroperoxide, α-methylbenzyl hydroperoxide, α-methyl-α-ethylbenzyl hydroperoxide, tetralin hydroperoxide, triphenylmethyl hydroperoxide, diphenyl methyl hydroperoxide, 2,5-dimethyl-2,5-bis (2-ethylhexanoylperoxy) hexane, 1,1-bis (tert-butyl peroxy) cyclohexane and tert-butyl perbenzoate. Redox system me can be chosen from oxidants such as B. hydrogen peroxide, tert-butyl hydroperoxide, persulfates, in combination with reducing agents such as alpha-hydroxy ketones, ascorbic acid, hydrazine and sulfites, bisulfites, Metasul fite or hydrosulfite. Initiators should preferably be used, which generate little or no ionic compounds to make water sensitive not unnecessarily increase the later burned-in films. A be a particularly preferred system is tert-butyl hydroperoxide / ascorbic acid.
Als Härter (II) für die Epoxidharze (I) der Erfindung können die hierfür bekann ten Härtungsmittel bzw. härtenden Verbindungen (Epoxidhärter) eingesetzt werden, wie basische Härtungsmittel (Aminhärter), beispielsweise Polyamine, Mann ich-Basen, Addukte von Aminen an Polymere wie Polyepoxide und Polyamidoamine. As hardeners (II) for the epoxy resins (I) of the invention, these can be known hardening agents or hardening compounds (epoxy hardeners) are used such as basic hardeners (amine hardeners), for example polyamines, Mann i-bases, adducts of amines with polymers such as polyepoxides and Polyamidoamines.
Die Härtung der erfindungsgemäßen Epoxidharzdispersionen (I) ist ferner durch sogenannte latente Härtungsmittel, d. h. Verbindungen, die erst bei höherer Temperatur, beispielsweise bei 60 bis 250°C, ihre vernetzende Wirkung gegenüber Epoxidverbindungen entfalten, möglich. Beispiele für solche Härter sind Harnstoff, Dicyandiamid, Imidazol und Imidazolin sowie (z. B. mit Alkyl- oder Alkoxy-Gruppen) substituierte Imidazole und Imidazoline, Benzo- und Acetoguanamin, Guanidin, Hydrazid und Derivate der genannten Verbindungen. Aber auch z. B. Melaminharze oder saure Härtungsmittel sind denkbar. Bevorzugt wird von diesen latenten Härtungsmitteln Dicyandiamid eingesetzt.The curing of the epoxy resin dispersions (I) according to the invention is furthermore by so-called latent curing agents, d. H. Connections that are only at higher temperature, for example at 60 to 250 ° C, its crosslinking Developing an effect on epoxy compounds is possible. examples for such hardeners are urea, dicyandiamide, imidazole and imidazoline as well (e.g. with alkyl or alkoxy groups) substituted imidazoles and imidazolines, Benzo- and acetoguanamine, guanidine, hydrazide and derivatives of the above Links. But also z. B. are melamine resins or acidic curing agents conceivable. Of these latent curing agents, dicyandiamide is preferred used.
Beispiele für basische Härtungsmittel, vorzugsweise für die bevorzugte Här tung bei Raumtemperatur und/oder niedrigeren Temperaturen (Aminkalthär ter), die allgemein im Verhältnis der Anzahl der Epoxidgruppen zur Anzahl der Amin-Wasserstoffatome von 1 zu (0,75 bis 2,0) eingesetzt werden, sind Polyalkylenamine, wie Diäthylentriamin, Triäthylentetramin, Tetraäthylenpen tamin, Pentaäthylenhexamin u. a., ferner 2,2,4- und/oder 2,4,4-Trimethylhexa methylendiamin, Bis-(3-aminopropyl)-amin, 1,4-Bis-(3-aminopropyl)-piperazin, N,N-Bis(3-aminopropyl)-äthylendiamin, Neopentandiamin, 2-Methyl-1,5- pentandiamin, 1,3-Diaminopentan, Hexamethylendiamin u. a., sowie cycloali phatische Amine wie 1,2- bzw. 1,3-Diaminocyclohexan, 1,4-Diamino-3,6- diäthylcyclohexan, 1,2-Diamino-4-äthylcyclohexan, 1-Cyclohexyl-3,4-diamino cyclohexan, Isophorondiamin und Umsetzungsprodukte davon, 4,4′-Diamino dicyclohexyl-methan und -propan, 2,2-Bis(4-aminocyclohexyl)-methan und -propan, 3,3′-Dimethyl-4,4′-diaminodicyclohexylmethan,3-Amino-1-cyclohex yl-aminopropan, 1,3- und 1,4-Bis-(aminomethyl)-cyclohexan.Examples of basic hardening agents, preferably the preferred hardening agent at room temperature and / or lower temperatures (cold amine hardness ter), which is generally in the ratio of the number of epoxy groups to the number of Amine hydrogen atoms from 1 to (0.75 to 2.0) are used Polyalkylene amines such as diethylene triamine, triethylene tetramine, tetraethylene pen tamin, pentaethylene hexamine and. a., also 2,2,4- and / or 2,4,4-trimethylhexa methylenediamine, bis (3-aminopropyl) amine, 1,4-bis (3-aminopropyl) piperazine, N, N-bis (3-aminopropyl) ethylenediamine, neopentanediamine, 2-methyl-1,5- pentanediamine, 1,3-diaminopentane, hexamethylenediamine and the like. a., and cycloali phatic amines such as 1,2- or 1,3-diaminocyclohexane, 1,4-diamino-3,6- diethylcyclohexane, 1,2-diamino-4-ethylcyclohexane, 1-cyclohexyl-3,4-diamino cyclohexane, isophoronediamine and reaction products thereof, 4,4'-diamino dicyclohexyl methane and propane, 2,2-bis (4-aminocyclohexyl) methane and -propane, 3,3'-dimethyl-4,4'-diaminodicyclohexylmethane, 3-amino-1-cyclohex yl-aminopropane, 1,3- and 1,4-bis (aminomethyl) cyclohexane.
Als araliphatische Amine werden insbesondere solche eingesetzt, bei denen aliphatische Aminogruppen vorhanden sind, z. B. meta- und para-Xylylendi amin, und/oder deren Hydrierungsprodukte. Araliphatic amines used are, in particular, those in which aliphatic amino groups are present, e.g. B. meta- and para-xylylendi amine, and / or their hydrogenation products.
Die genannten Amine können allein oder als Gemische verwendet werden.The amines mentioned can be used alone or as mixtures.
Geeignete Mannich-Basen werden durch Kondensation von Polyaminen, vor zugsweise Diäthylentriamin, Triäthylentetramin, Isophorondiamin, 2,2,4- bzw. 2,4,4-Trimethylhexamethylendiamin, 1,3- und 1,4-Bis-(aminomethyl)-cyclohe xan, insbesondere meta- und para-Xylylendiamin mit Aldehyden, vorzugs weise Formaldehyd und ein- oder mehrwertigen Phenolen mit mindestens einer gegenüber Aldehyden reaktiven Kernposition, beispielsweise den ver schiedenen Kresolen und Xylenolen, para-tert.-Butylphenol, Resorcin, 4,4′- Dihydroxydiphenylmethan, 4,4′-Dihydroxy-diphenyl-2,2-propan, vorzugsweise aber Phenol hergestellt.Suitable Mannich bases are obtained by condensation of polyamines preferably diethylenetriamine, triethylenetetramine, isophoronediamine, 2,2,4- or 2,4,4-trimethylhexamethylene diamine, 1,3- and 1,4-bis (aminomethyl) cyclohe xan, especially meta- and para-xylylenediamine with aldehydes, preferred as formaldehyde and mono- or polyhydric phenols with at least a core position reactive towards aldehydes, for example the ver various cresols and xylenols, para-tert-butylphenol, resorcinol, 4,4'- Dihydroxydiphenylmethane, 4,4'-dihydroxy-diphenyl-2,2-propane, preferably but made phenol.
Als Amin-Epoxid-Addukte kommen beispielsweise Umsetzungsprodukte von Polyaminen, wie z. B. Athylendiamin, Propylendiamin, Hexamethylendiamin, 2,2,4-, 2,4,4-Trimethylhexamethylendiamin, meta-Xylylendiamin und/oder Bis-(aminomethyl)-cyclohexan mit endständigen Mono- oder Polyepoxiden, wie z. B. Propylenoxid, Hexenoxid, Cyclohexenoxid, oder mit Glycidyläthern wie Phenylglycidyläther, tert.-Butylglycidyläther, Äthylhexylglycidyläther, Butylglycidyläther oder mit Glycidylestern, wie dem von der Firma Shell vertriebenen Glycidylester der Versaticsäure, Cardura® E 10, oder den unter (A-1) genannten Polyglycidyläthern und -estern in Betracht.Examples of reaction products include amine-epoxy adducts Polyamines such as B. ethylene diamine, propylene diamine, hexamethylene diamine, 2,2,4-, 2,4,4-trimethylhexamethylene diamine, meta-xylylenediamine and / or Bis (aminomethyl) cyclohexane with terminal mono- or polyepoxides, such as B. propylene oxide, hexene oxide, cyclohexene oxide, or with glycidyl ethers such as phenyl glycidyl ether, tert-butyl glycidyl ether, ethyl hexyl glycidyl ether, Butyl glycidyl ether or with glycidyl esters, such as that from Shell sold glycidyl ester of versatic acid, Cardura® E 10, or the under (A-1) mentioned polyglycidyl ethers and esters.
Polyamidoamine, die zur Härtung der erfindungsgemäßen Epoxidharzdispersio nen verwendet werden können, werden beispielsweise durch Umsetzung von Polyaminen mit Mono- oder Polycarbonsäuren, z. B. dimerisierten Fettsäuren, erhalten.Polyamidoamines used to cure the epoxy resin dispersion according to the invention NEN can be used, for example, by implementing Polyamines with mono- or polycarboxylic acids, e.g. B. dimerized fatty acids, receive.
Bevorzugt werden als Aminhärter neben den oben genannten Polyaminen wasserlösliche Polyoxyalkylendi- und -polyamine mit molaren Massen von 100 bis 2000 g/mol, z. B. die von der Firma Texaco unter dem Warenzeichen Jeffamine® vertriebenen Produkte, sowie die leicht in Wasser dispergierbaren Härtungsmittel, wie sie in der DE-A 23 32 177 und der EP-A 0 000 605 beschrieben sind, also z. B. modifizierte Amin-Addukte, eingesetzt.Preferred amine hardeners in addition to the above-mentioned polyamines water-soluble polyoxyalkylene diamines and polyamines with molar masses of 100 to 2000 g / mol, e.g. B. from Texaco under the trademark Products distributed by Jeffamine®, as well as the easily dispersible in water Hardening agents, as described in DE-A 23 32 177 and EP-A 0 000 605 are described, e.g. B. modified amine adducts.
Zur Erzielung einer schnelleren und/oder vollständigeren Durchhärtung können die aus den erfindungsgemäßen Epoxidharzdispersionen mit den genannten Aminhärtern erhältlichen Beschichtungen auch 15 bis 120 Minuten auf 50 bis 120°C erhitzt werden (sog. forcierte Trocknung).To achieve faster and / or more complete curing those from the epoxy resin dispersions according to the invention with the named Coatings available from amine hardeners also range from 15 to 120 minutes to 50 to 120 ° C are heated (so-called forced drying).
Als übliche Zusatzstoffe im Sinne von (III), die eventuell in den erfindungsge mäßen Dispersionen bzw. Bindemitteln vorhanden sein können, seien hier beispielsweise die üblichen Lackadditive wie Pigmente, Pigmentpasten, Antioxidantien, Verlaufs- bzw. Verdickungsmittel, Entschäumer/Entlüfter und/oder Netzmittel, Reaktivverdünner, Füllstoffe, Katalysatoren, Konservie rungsmittel, Schutzkolloide und dergleichen genannt. Diese Additive, wie auch die Härter, können der Dispersion gegebenenfalls erst unmittelbar vor der Verarbeitung zugegeben werden.As usual additives within the meaning of (III), which may be in the fiction Moderate dispersions or binders may be present here for example the usual paint additives such as pigments, pigment pastes, Antioxidants, leveling agents or thickeners, defoamers / deaerators and / or wetting agents, reactive thinners, fillers, catalysts, preserves means, protective colloids and the like. These additives, like also the hardeners, if necessary, can only immediately prior to the dispersion be added to the processing.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Dispersionen wird zunächst das Ep oxidharz (A) durch Kondensation der Komponenten (A-1) und (A-2), gege benenfalls mit (A-3), bei erhöhten Temperaturen, im allgemeinen bei 100 bis 220°C, vorzugsweise bei 150 bis 180°C, in Gegenwart eines die Kon densation beschleunigenden Katalysators hergestellt.To prepare the dispersions according to the invention, the Ep oxide resin (A) by condensation of components (A-1) and (A-2) also with (A-3), at elevated temperatures, generally at 100 to 220 ° C, preferably at 150 to 180 ° C, in the presence of a Kon densation accelerating catalyst.
Geeignete Kondensationskatalysatoren sind beispielsweise Phosphine, wie Triphenylphosphin, Phosphoniumsalze, wie z. B. Benzyltrimethylphosphonium chlorid, tertiäre Amine, wie N,N-Dimethylbenzylamin, quartäre Ammonium salze, wie z. B. Tetramethylammoniumchlorid, Alkalihydroxide, wie Natriumhy droxid und Lithiumhydroxid, Alkalicarbonate, wie Natriumcarbonat und Li thiumcarbonat, Alkalisalze organischer Säuren, wie z. B. Natriumformiat, Lithiumbenzoat und Lithiumstearat und Lewis-Säuren, wie z. B. Bortrifluorid und seine Komplexe, Titantetrachlorid, Zinnchlorid und Triäthyloxoniumtetra fluoroborat.Suitable condensation catalysts are, for example, phosphines, such as Triphenylphosphine, phosphonium salts such as e.g. B. Benzyltrimethylphosphonium chloride, tertiary amines such as N, N-dimethylbenzylamine, quaternary ammonium salts such as B. tetramethylammonium chloride, alkali metal hydroxides such as sodium hy hydroxide and lithium hydroxide, alkali carbonates such as sodium carbonate and Li thium carbonate, alkali salts of organic acids, such as. B. sodium formate, Lithium benzoate and lithium stearate and Lewis acids, such as. B. boron trifluoride and its complexes, titanium tetrachloride, tin chloride and triethyloxonium tetra fluoroborate.
Werden zwei oder mehrere Epoxidverbindungen (A-1) eingesetzt, so wird die Kondensationsreaktion vorzugsweise in zwei Stufen durchgeführt, wobei in einer ersten Reaktion eine oder mehrere Komponenten (A-1) mit den Kompo nenten gemäß (A-2) und gegebenenfalls (A-3) in einem solchen Mengen verhältnis umgesetzt werden, daß dieses erste Kondensationsprodukt einen Epoxidgruppengehalt unter 200 mmol/kg, vorzugsweise unter 50 mmol/kg besitzt (Epoxid-Äquivalentgewicht größer als 5000 g/mol, vorzugsweise größer als 20 000 g/mol) und noch freie phenolische Gruppen aufweist, und in einer weiteren Kondensationsreaktion dieses erste Kondensationsprodukt mit weiteren Epoxidverbindungen gemäß (A-1) umgesetzt wird, so daß schließlich das gewünschte Epoxidharz (A) erhalten wird.If two or more epoxy compounds (A-1) are used, the Condensation reaction is preferably carried out in two stages, wherein in a first reaction one or more components (A-1) with the compo nenten according to (A-2) and optionally (A-3) in such amounts ratio are implemented that this first condensation product Epoxy group content below 200 mmol / kg, preferably below 50 mmol / kg has (epoxy equivalent weight greater than 5000 g / mol, preferably greater than 20,000 g / mol) and still has free phenolic groups, and in a further condensation reaction this first condensation product is reacted with further epoxy compounds according to (A-1), so that finally the desired epoxy resin (A) is obtained.
Das Dispergiermittel (B-1) wird durch Kondensation der genannten Polyäther polyole mit den Polyglycidyläthern gemäß (A-1) in Gegenwart geeigneter Katalysatoren bei 50 bis 200°C, vorzugsweise bei 90 bis 170°C, herge stellt, wobei das Verhältnis der Anzahl der Hydroxyl-Gruppen zur Anzahl der Epoxidgruppen 1 : 0,5 bis 1 : 8, vorzugsweise 1 : 0,85 bis 1 : 4 und der Epoxid gruppengehalt des Kondensationsproduktes 2,5 bis 8500 mmol/kg (Epoxidä quivalentgewicht 120 g/mol bis 400 000 g/mol) beträgt.The dispersant (B-1) is by condensation of the polyether mentioned polyols with the polyglycidyl ethers according to (A-1) in the presence of suitable Catalysts at 50 to 200 ° C, preferably at 90 to 170 ° C, Herge represents, the ratio of the number of hydroxyl groups to the number of Epoxy groups 1: 0.5 to 1: 8, preferably 1: 0.85 to 1: 4 and the epoxy Group content of the condensation product 2.5 to 8500 mmol / kg (Epoxidä equivalent weight is 120 g / mol to 400,000 g / mol).
Als Katalysatoren für die Darstellung des Dispergiermittels (B-1) eignen sich starke anorganische und organische Basen, wie zum Beispiel Alkali- und Erdal kalihydroxide und -oxide (z. B. Lithiumhydroxid, Natriumhydroxid, Kaliumhy droxid, Calciumhydroxid, Bariumhydroxid, Magnesiumoxid, Calciumoxid usw.), Alkalialkoholate (z. B. Natriummethylat, Lithiummethylat, Natriumethy- Iat, Kaliumdodecylat usw.) sowie die Alkalisalze von Carbonsäuren (z. B. Natrium- und Lithiumstearat bzw. -lactat) und Hydride (z. B. Alkali- und Erdal kalihydride und -borhydride wie Natriumhydrid, Calciumhydrid und Natrium borhydrid usw.). Ebenfalls geeignet sind starke anorganische und organische Protonsäuren (z. B. Phosphorsäure, Schwefelsäure, Tetrafluorborsäure und Benzolsulfonsäure usw.) als auch Lewis-Säuren (z. B. Zinn(IV)chlorid, Ti tan(IV)chlorid, Titan(IV)isopropylat, Triäthyloxoniumtetrafluoroborat sowie Bortrifluorid und seine Komplexe, zum Beispiel mit Phosphorsäure, Essigsäure (1 : 1 und 1 : 2), Methanol, Diäthyläther, Tetrahydrofuran, Phenol, Äthylen glykolmonoäthyläther, Polyäthylenglykol (MG 200), Dimethylsulfoxid, Di n-Butyläther, Di-n-Hexyläther, Bernsteinsäure und aliphatische, cycloaliphati sche, araliphatische Amine sowie Stickstoff-Heterocyclen usw.). Aber auch gewisse anorganische Salze eignen sich gut als Katalysatoren, wie z. B. Alkali- und Erdalkalifluoride, -phosphate und -stannate.Suitable catalysts for the preparation of the dispersant (B-1) strong inorganic and organic bases, such as alkali and alkaline earth Potash hydroxides and oxides (e.g. lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hy hydroxide, calcium hydroxide, barium hydroxide, magnesium oxide, calcium oxide etc.), alkali alcoholates (e.g. sodium methylate, lithium methylate, sodium ethyl Iate, potassium dodecylate etc.) and the alkali salts of carboxylic acids (e.g. Sodium and lithium stearate or lactate) and hydrides (e.g. alkali and alkaline earth potash hydrides and borohydrides such as sodium hydride, calcium hydride and sodium borohydride, etc.). Strong inorganic and organic are also suitable Protonic acids (e.g. phosphoric acid, sulfuric acid, tetrafluoroboric acid and Benzenesulfonic acid etc.) as well as Lewis acids (e.g. tin (IV) chloride, Ti tan (IV) chloride, titanium (IV) isopropylate, triethyloxonium tetrafluoroborate and Boron trifluoride and its complexes, for example with phosphoric acid, acetic acid (1: 1 and 1: 2), methanol, diethyl ether, tetrahydrofuran, phenol, ethylene glycol monoethyl ether, polyethylene glycol (MG 200), dimethyl sulfoxide, di n-butyl ether, di-n-hexyl ether, succinic acid and aliphatic, cycloaliphati cal, araliphatic amines and nitrogen heterocycles, etc.). But also certain inorganic salts are well suited as catalysts, such as. B. alkali and alkaline earth fluorides, phosphates and stannates.
Bevorzugt werden als Katalysatoren die Komplexe von BF₃ mit Diäthyläther und Essigsäure sowie wäßrige Tetrafluorborsäure eingesetzt. Der Massen anteil an Katalysator beträgt im allgemeinen 0,1 bis 5, vorzugsweise 0,1 bis 1% im Reaktionsgemisch. Zur besseren Dosierung kann der Katalysator in einem Lösungsmittel wie Diäthyläther, einem Glykol- oder cyclischen Äther, Ketonen und dergleichen verdünnt werden.The complexes of BF₃ with diethyl ether are preferred as catalysts and acetic acid and aqueous tetrafluoroboric acid. The masses proportion of catalyst is generally 0.1 to 5, preferably 0.1 to 1% in the reaction mixture. For better dosing, the catalyst can be in a solvent such as diethyl ether, a glycol or cyclic ether, Ketones and the like can be diluted.
Zur Herstellung des Dispergiermittels erwärmt man die umzusetzenden Gemi sche aus Hydroxylgruppen und Epoxidgruppen enthaltenden Verbindungen bis zu der Temperatur, bei der die Kondensation mit ausreichender Geschwindig keit d. h. in 30 min bis 5 Stunden, abläuft. Die Umsetzung verfolgt man zweckmäßig über die Abnahme des Epoxidgruppengehalts. Die Reaktion kann durch Kühlung unter die Reaktionstemperatur abgebrochen werden.To prepare the dispersant, the gemi to be reacted are heated up from compounds containing hydroxyl groups and epoxy groups to the temperature at which the condensation with sufficient speed speed d. H. in 30 min to 5 hours. You follow the implementation expedient about the decrease in the epoxy group content. The reaction can can be stopped by cooling below the reaction temperature.
Das so gewonnene Kondensationsprodukt kann als solches (100%ig) als Dis pergiermittel (B-1) zur Herstellung der erfindungsgemäßen Dispersionen ver wendet werden. Vorzugsweise wird jedoch aus Gründen der besseren Hand habbarkeit eine Mischung mit einem Massenanteil von 20 bis 99, vorzugs weise 40 bis 60% des Kondensationsproduktes bevorzugt mit Wasser oder gegebenenfalls mit einem vorzugsweise wäßrigen Medium, bestehend aus Massenanteilen von bis zu 100, vorzugsweise bis zu 75%, eines organischen Lösungsmittels hergestellt und diese Mischung als Dispergiermittel (B-1) verwendet. Als organische Lösungsmittel kommen insbesondere Glykole, Mo no- und Diäther- und -ester von Glykolen mit Alkoholen und Säuren, aliphati sche Alkohole mit gegebenenfalls verzweigten Alkylresten von 1 bis 12 Koh lenstoffatomen, cycloaliphatische und araliphatische Alkohole sowie Ester und Ketone in Betracht, wobei diese Lösungsmittel einzeln oder im Gemisch einge setzt werden können. Als Beispiele seien genannt: Äthylenglykol, Äthylengly kolmonomethyläther, Äthylenglykoldimethyläther, Butylglykol, Methoxypro panol, Äthoxypropanol, Äthanol, 1- und 2-Propanol, Butanol, Cyclohexanol, Benzylalkohol, Essigsäureäthylester, Aceton so wie Methylisobutylketon. Be vorzugt werden Butylglykol, Methoxypropanol, Äthoxypropanol, 2-Propanol, Hydroxyäthyl- oder propylmethacrylat und/oder Benzylalkohol eingesetzt, oder die unter (C-1) aufgeführten Monomere.The condensation product thus obtained can be used as such (100%) as Dis pergiermittel (B-1) for the production of the dispersions according to the invention be applied. However, it is preferred for reasons of better hand availability a mixture with a mass fraction of 20 to 99, preferably as 40 to 60% of the condensation product, preferably with water or optionally with a preferably aqueous medium consisting of Mass fractions of up to 100, preferably up to 75%, of an organic Solvent produced and this mixture as a dispersant (B-1) used. Particularly suitable organic solvents are glycols, Mo no- and dieters and esters of glycols with alcohols and acids, aliphati cal alcohols with optionally branched alkyl radicals from 1 to 12 Koh lenstoffatomen, cycloaliphatic and araliphatic alcohols and esters and Ketones into consideration, these solvents being used individually or in a mixture can be set. Examples include: ethylene glycol, ethylene glycol colmonomethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, butyl glycol, methoxypro panol, ethoxypropanol, ethanol, 1- and 2-propanol, butanol, cyclohexanol, Benzyl alcohol, ethyl acetate, acetone such as methyl isobutyl ketone. Be butyl glycol, methoxypropanol, ethoxypropanol, 2-propanol, Hydroxyethyl or propyl methacrylate and / or benzyl alcohol used, or the monomers listed under (C-1).
Das Verdünnungsmittel (C) wird als gesamte Menge auf einmal vor dem Dis pergieren zugesetzt, es dient so als Viskositätssenker und erleichtert die Dispergierung, oder es kann bei einem größeren Menge zum Teil während des Dispergiervorgangs zugegen sein, und der Rest wird nach erfolgter Dispergie rung, z. B. kontinuierlich während der Emulsionspolymerisation zugegeben. Dabei müssen die beiden Teilmengen bezüglich Art und Zusammensetzung der Komponenten (C-1) und ggf. (C-2) nicht identisch sein. Auf diese Weise lassen sich bei Epoxid-Polyacrylat-Dispersionen gezielt core-shell-Partikel er zeugen. Die Anwesenheit des Verdünnungsmittels während der Dispergierung hat den Sinn, daß das Viskositätsmaximum bei der Phaseninversion W/O → O/W nicht durch inerte, in der fertigen Dispersion verbleibende Lösungsmittel abgesenkt werden muß, wie es in DE 41 28 487 beschrieben wurde. Somit gelingt die Formulierung völlig lösungsmittelfreier Dispersionen - eine weitere erhebliche Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik. Ein zu hoher Gehalt während des Dispergiervorganges würde aber die Viskosität zu weit senken, die einzutragende Scherkraft für die Zerteilungsvorgänge könnte nicht mehr aufgebaut werden. Darum ist gegebenenfalls die Aufteilung der Gesamt menge in zwei zweckmäßige Teilmengen nötig.The diluent (C) as a total amount at once before the Dis pergieren added, it serves as a viscosity reducer and facilitates the Dispersion, or it can take place during a larger amount in part Dispersing process be present, and the rest will be after dispersing tion, e.g. B. continuously added during the emulsion polymerization. The two subsets must be of the type and composition components (C-1) and possibly (C-2) are not identical. In this way With epoxy-polyacrylate dispersions, core-shell particles can be targeted testify. The presence of the diluent during the dispersion has the sense that the viscosity maximum in the phase inversion W / O → O / W not due to inert solvents remaining in the finished dispersion must be lowered, as described in DE 41 28 487. Consequently the formulation of completely solvent-free dispersions succeeds - another one considerable improvement over the prior art. Too high Content during the dispersing process, however, the viscosity would be too high lower, the shear force to be entered for the division processes could not be built up more. Therefore, if necessary, the distribution of the total quantity in two appropriate subsets necessary.
Der Einsatz von Reaktivverdünner (C-1) erfolgt, um die anwendungstechni schen Eigenschaften der Dispersion zu steuern, z. B. Senkung der Mindest filmbildungstemperatur, Verlängerung der Verarbeitungszeit, Verbesserung von Glanz, Scherstabilität und Stabilität gegenüber Gefrier-Tau-Zyklen, geziel te Beeinflussung von Härte und Elastizität usw. Der Vorteil gegenüber der Verwendung organischer Lösungsmittel liegt darin, daß diese Reaktivver dünner bei der Härtungsreaktion in den Film eingebaut werden und somit nicht zur unerwünschten Emission organischer Komponenten führen, der An spruch der Lösungsmittelfreiheit also gewahrt bleibt. Die Zugabe des Reak tivverdünners vor dem Dispergierprozeß hat den wesentlichen Vorteil, daß dieser mit weniger Aufwand deutlich besser emulgiert wird als im Falle einer nachträglichen Zugabe zur fertigen Dispersion, was zu einer verbesserten Qualität der Beschichtung führt. In diesem Falle liegen Reaktivverdünner und Basisharz in gemeinsamen Micellen vor, was durch nachträgliches Einhomoge nisieren der Reaktivverdünner nicht zu erreichen ist. Der Gehalt an Reaktivver dünner ist zum Festkörper des Bindemittels bzw. des Lackes hinzuzurechnen.Reactive diluents (C-1) are used to improve the application technology to control the properties of the dispersion, e.g. B. Lowering the minimum film formation temperature, extension of processing time, improvement of gloss, shear stability and stability against freeze-thaw cycles, targeted Influencing hardness and elasticity etc. The advantage over the Use of organic solvents is that these reactive thinner in the film during the curing reaction and thus not lead to the undesired emission of organic components, the An So the freedom from solvents is preserved. The addition of the reak tivverdünners before the dispersion process has the main advantage that this is emulsified significantly better with less effort than in the case of one subsequent addition to the finished dispersion, resulting in an improved Quality of the coating leads. In this case there are reactive thinners and Base resin in common micelles before, what by subsequent Einhomoge The reactive diluent cannot be achieved. The reactive reactant content thinner is to be added to the solid of the binder or the lacquer.
Dem Epoxidharz (A) werden zur Herstellung der Epoxid-Polyacrylat-Dispersion bei Temperaturen von 60 bis 200°C, vorzugsweise von 70 bis 120°C, die Monomeren (C-2) - evtl. stabilisiert mit geeigneten, dem Fachmann bekannten Inhibitoren - und Reaktivverdünner (C-1) bzw. eine zweckmäßige Teilmenge, dann die Dispergiermittel (B-1) und ggf. (B-2), ggf. gefolgt von organischen Lösungsmittel (D) zugegeben und 15 bis 180, vorzugsweise 30 bis 90 Minu ten, verrührt. Wahlweise läßt sich nach der Zugabe der Monomeren eine Reaktion zwischen Epoxidharz und den Monomeren durchführen, wie z. B. Addition von Carboxyl- oder Amin-Monomeren an die Epoxidgruppen oder Pfropfung an aliphatische Kohlenstoffatome der Epoxidkomponenten (A) und (C-2), bevor das Dispergiermittel zugegeben wird.The epoxy resin (A) is used to produce the epoxy-polyacrylate dispersion at temperatures from 60 to 200 ° C, preferably from 70 to 120 ° C, the Monomers (C-2) - possibly stabilized with suitable ones known to the person skilled in the art Inhibitor and reactive diluents (C-1) or a suitable portion, then the dispersants (B-1) and optionally (B-2), optionally followed by organic Solvent (D) added and 15 to 180, preferably 30 to 90 minutes ten, stirred. Optionally, one can be added after the addition of the monomers Carry out reaction between epoxy resin and the monomers, such as. B. Addition of carboxyl or amine monomers to the epoxy groups or Grafting on aliphatic carbon atoms of the epoxy components (A) and (C-2) before adding the dispersant.
Danach wird bei Temperaturen von 30 bis 100°C, bevorzugt 50 bis 90°C, die entsprechende Menge an Wasser (D), vorzugsweise in mehreren Teilmen gen, unter kräftigem Rühren zudosiert, wodurch die wäßrige Dispersion entsteht. Hierbei können gegebenenfalls geeignete Entschäumer-/Entlüfter- Additive zugesetzt werden. Die Dispergierung erfolgt zweckmäßigerweise unter Zuhilfenahme geeigneter Dispergierapparate, beispielsweise eines schnellaufenden Flügelrührers, eines Mehrimpulswendelrührers, einer Kol loidmühle, eines Homogenisators, eines Dissolvers oder eines sonstigen Schnellmischers mit einer hohen Scherkraft. Dieser Vorgang wird sehr detail liert in DE-A 41 28 487 beschrieben.Then at temperatures of 30 to 100 ° C, preferably 50 to 90 ° C, the corresponding amount of water (D), preferably in several parts gene, metered in with vigorous stirring, which causes the aqueous dispersion arises. Suitable defoamers / deaerators Additives are added. The dispersion is advantageously carried out with the aid of suitable dispersing apparatus, for example one high-speed paddle stirrer, a multi-impulse spiral stirrer, a Kol loid mill, a homogenizer, a dissolver or another High-speed mixer with high shear force. This process becomes very detailed described in DE-A 41 28 487.
In der so erhaltenen, monomerenhaltigen und reaktivverdünnerhaltigen Ep oxidharz-Dispersionwird nun bei geeigneter Temperatur die Emulsionspolyme risation eingeleitet. Die Temperatur muß ausreichend hoch sein, damit eine zügige Polymerisationsrate erreicht wird, andererseits darf durch eine zu hohe Temperatur die Stabilität der Dispersion nicht gefährdet werden. Bei Redox- Initiatoren wird bevorzugt das Oxidationsmittel zusammen mit dem Verdün nungswasser einhomogenisiert, und das Reduktionsmittel kontinuierlich zudosiert - aber alle denkbaren Varianten sind ebenfalls erfindungsgemäß. Bei höherer Monomerenmenge, als für die Dispergierung benötigt, wird dabei auch die Restmenge der Monomeren (C-2) zudosiert, wobei hier gezielt die Darstellung von core-shell-Acrylatpartikeln möglich ist, um die Eigenschaften der Dispersion in gewünschter Weise zu steuern. Der bevorzugte Temperatur bereich für die Emulsionspolymerisation beträgt 60 bis 90°C, die Reaktions kontrolle erfolgt über Festkörperbestimmung oder Gaschromatographie. Eine unerwünschte Viskositätszunahme kann durch Nachdosieren von Wasser aus geglichen werden.In the thus obtained, monomer-containing and reactive diluent-containing Ep oxide resin dispersion now becomes the emulsion polymer at a suitable temperature initiated. The temperature must be high enough for a rapid polymerization rate is achieved, on the other hand, due to a too high Temperature the stability of the dispersion cannot be jeopardized. With redox For initiators, the oxidizing agent is preferred along with the diluent homogenized water, and the reducing agent continuously added - but all conceivable variants are also according to the invention. At a higher amount of monomers than is required for the dispersion also the remaining amount of the monomers (C-2) metered in, here specifically the Representation of core-shell acrylic particles is possible to improve the properties to control the dispersion in the desired manner. The preferred temperature The range for emulsion polymerization is 60 to 90 ° C, the reaction Control is carried out via solid-state determination or gas chromatography. A Undesired viscosity increase can be caused by adding water be compared.
Das Massenverhältnis von Epoxidharz (A) zu Additionspolymeren (C-2) liegt von 99,5 : 0,5 bis 20 : 80, bevorzugterweise zwischen 5 : 95 und 50 : 50. Dabei enthält das Polymere (C-1) gegebenenfalls glycidylgruppenhaltige Monomere, bevorzugt Massenanteile von 2,5 bis 25%. Der Massenanteil an Reaktivverdünner (C-1) kann bis zu 25% bezogen auf die Masse der Polyme re (A) und (C-2) betragen. Der Massenanteil an Dispergiermittel (B) bezieht sich auf sämtliche nicht wasserlöslichen Bestandteile der Dispersion, d. h. auf das Epoxidharz (A), das Polymer (C-2) und Reaktivverdünner (C-1) und liegt zwischen 1 und 25%, bevorzugt zwischen 2 und 15%. Die Zusammen setzung des Dispergiermittels liegt für (B-1):(B-2) zwischen 0 : 100 und 100 : 0, bevorzugt über 75 : 25. Der Festkörper-Massenanteil der erfindungs gemäßen Dispersion liegt zwischen 30 und 90%, bevorzugt aber von 55 bis 75%, wobei die Dispersion einen Massenanteil bis zu 10% Lösungsmittel enthalten kann, bevorzugt aber lösungsmittelfrei ist.The mass ratio of epoxy resin (A) to addition polymers (C-2) is from 99.5: 0.5 to 20:80, preferably between 5:95 and 50:50. The polymer (C-1) may contain glycidyl groups Monomers, preferably mass fractions of 2.5 to 25%. The mass fraction of Reactive thinner (C-1) can be up to 25% based on the mass of the polymer right (A) and (C-2). The mass fraction of dispersant (B) relates refer to all non-water-soluble components of the dispersion, d. H. on the epoxy resin (A), the polymer (C-2) and reactive diluent (C-1) and lies between 1 and 25%, preferably between 2 and 15%. The together setting of the dispersant for (B-1) :( B-2) is between 0: 100 and 100: 0, preferably over 75:25. The solid mass fraction of the invention according dispersion is between 30 and 90%, but preferably from 55 to 75%, the dispersion having a mass fraction of up to 10% solvent can contain, but is preferably solvent-free.
Das Epoxidharz entsprechend (A) der erfindungsgemäßen Dispersionen besitzt vorzugsweise einen Epoxidgruppengehalt von 250 bis 3000 mmol/kg, ins besondere 300 bis 2500 mmol/kg (Epoxidäquivalentgewicht von 350 bis 4000, insbesondere von 400 bis 3000). Die mittlere Teilchengröße des dispergierten Harzes ist in der Regel nicht höher als 1,0 µm und beträgt vorzugsweise 0,2 bis 0,8 µm. Die Teilchengröße des Polyacrylats (C-2) liegt unter 0,5 µm, bevorzugt unter 0,25 µm. Auch im Falle einer Pfropfung liegen die Teilchengrößen der erfindungsgemäßen Dispersionen unter 1 µm.The epoxy resin corresponding to (A) has the dispersions according to the invention preferably an epoxy group content of 250 to 3000 mmol / kg, ins particularly 300 to 2500 mmol / kg (epoxy equivalent weight of 350 to 4000, especially from 400 to 3000). The average particle size of the dispersed resin is usually not higher than 1.0 µm and is preferably 0.2 to 0.8 µm. The particle size of the polyacrylate (C-2) is less than 0.5 µm, preferably less than 0.25 µm. Also lie in the case of grafting the particle sizes of the dispersions according to the invention are less than 1 μm.
Die Viskosität dieser Dispersionen beträgt im allgemeinen zwischen 200 und 30000 mPa·s, vorzugsweise zwischen 750 und 7000 mPa·s. The viscosity of these dispersions is generally between 200 and 30,000 mPas, preferably between 750 and 7,000 mPas.
Die erfindungsgemäßen Dispersionen zeichnen sich zum einen durch ihre gute Lagerstabilität aus, die auf die für Sekundärdispersionen geringe mittlere Teil chengröße zurückzuführen ist, ferner insbesondere durch ihren sehr geringen oder fehlenden Gehalt an organischen Lösungsmitteln und vor allem durch den wesentlich höheren Festkörper. Verglichen mit bereits bekannten Epoxid harzdispersionen bzw. Epoxid-Acrylat-Dispersionen besitzen die mit den erfindungsgemäßen Dispersionen erhältlichen Beschichtungen außerdem eine Reihe technischer Vorteile, z. B. geringe Wasserempfindlichkeit, gute Elastizi tät bei gleichzeitig sehr hoher Härte, gute bis sehr gute Haftung auf den unterschiedlichsten Substraten, hervorragende Korrosionsschutzwirkung bei Beschichtung metallischer Materialien, Verlängerung der Topfzeit u. a.The dispersions of the invention are notable for their good properties Storage stability from that on the low middle part for secondary dispersions size can be attributed, especially due to its very small size or lack of organic solvent content and especially due to the much higher solid. Compared to already known epoxy Resin dispersions or epoxy-acrylate dispersions have those with the Coatings obtainable according to the invention also have a coating A number of technical advantages, e.g. B. low water sensitivity, good elasticity with very high hardness, good to very good adhesion to the various substrates, excellent corrosion protection Coating of metallic materials, extension of the pot life u. a.
Die Härter und weiteren härtbaren Harze gemäß (II) werden vorzugsweise erst unmittelbar vor der Anwendung der Dispersion zugegeben.The hardeners and other hardenable resins according to (II) are preferably first added immediately before application of the dispersion.
Aufgrund ihrer bereits angesprochenen hervorragenden technischen Eigen schaften, beispielsweise hinsichtlich Haftung, sehr hohe Härte, Korrosions schutzwirkung, Wasser- und Chemikalienbeständigkeit u. a., eignen sich die erfindungsgemäßen Dispersionen in Kombination mit geeigneten Härtungs mitteln und Zusatzstoffen zur Herstellung von Überzügen, Zwischenbeschich tungen, Anstrichmaterialien, Formmassen und härtbaren Massen für die unterschiedlichsten Anwendungsgebiete. Beispielsweise können sie zur Herstellung von Schutz- und/oder Dekorbeschichtungen auf den unterschied lichsten, insbesondere rauhen und porösen Substraten, wie z. B. Holz, minera lischen Untergründen (z. B. Beton und Stein), Glas, Kunststoffen (z. B. Poly äthylen, Polypropylen usw.), Kompositwerkstoffen, Keramik und vorbehandel ten oder nicht vorbehandelten Metallen verwendet werden.Because of their excellent technical characteristics already mentioned properties, for example with regard to adhesion, very high hardness, corrosion protective effect, water and chemical resistance u. a., are the dispersions according to the invention in combination with suitable curing agents and additives for the production of coatings, intermediate coating coatings, coating materials, molding compounds and curable compounds for the different areas of application. For example, they can be used for Production of protective and / or decorative coatings on the difference Lichsten, especially rough and porous substrates such. B. wood, minera substrates (e.g. concrete and stone), glass, plastics (e.g. poly ethylene, polypropylene, etc.), composite materials, ceramics and pre-treated th or not pretreated metals.
Die erfindungsgemäßen Dispersionen sind auch hervorragend für die Ein schichtlackierung geeignet. Die haftende Überzugsschicht kann als solche unverändert bleiben, sie kann aber auch als Zwischenschicht, also als Unter lage für weitere Beschichtungen, dienen, die wiederum aus demselben oder einem anderen üblichen Beschichtungsmaterial bestehen können.The dispersions of the invention are also excellent for the one suitable for paint coating. As such, the adhesive coating layer can remain unchanged, but it can also be used as an intermediate layer, i.e. as a sub layer layer for further coatings, which in turn serve from the same or another conventional coating material can exist.
Aus Epoxid-Polyacrylat-Dispersionen können bei geeigneter Wahl der Reaktiv verdünner (C-1) und der Monomeren (C-2) matte Klarlacke hergestellt wer den, deren sonstiges Eigenschaftsbild unverändert gut ist (gute Haftung auf den verschiedensten Untergründen, sehr hohe Härte, gute Beständigkeiten usw.).Epoxy-polyacrylate dispersions can be used with a suitable choice of the reactive thinner (C-1) and the monomers (C-2) matt clear coats who those whose other property profile is still good (good adhesion to various substrates, very high hardness, good resistance etc.).
Wegen ihrer guten Verdünnbarkeit und ihrer günstigen Eigenschaften eignen sich die erfindungsgemäßen Dispersionen auch zur zusätzlichen Verwendung in der Elektrotauchlackierung.Suitable for their good dilutability and their favorable properties the dispersions of the invention are also for additional use in electrocoating.
Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Disper sionen zur Herstellung wasserverdünnbarer Klebstoffe. Auch als Bindemittel für textile, organische und/oder anorganische Materialien sind diese einsetz bar. Ferner können sie auch als Zusatz zu Kunststoffzementen dienen.Another possibility is the use of the disper according to the invention sions for the production of water-dilutable adhesives. Also as a binder these are used for textile, organic and / or inorganic materials bar. They can also serve as an additive to plastic cements.
Im Falle des Einsatzes als Beschichtungsmittel bzw. als überwiegend wäßriger Lack erfolgt die Applikation auf das Substrat nach herkömmlichen Methoden, wie beispielsweise Streichen, Spritzen, Tauchen oder Aufwalzen. Die Be schichtungen werden, sofern keine Härtungsmittel für die Kalthärtung mitver wendet werden, durch Erhitzen auf 80 bis 250°C für eine zum Aushärten ausreichende Zeit, im allgemeinen 5 bis 60 Minuten, gehärtet.When used as a coating agent or as a predominantly aqueous Varnish is applied to the substrate using conventional methods, such as brushing, spraying, dipping or rolling. The Be Coatings are provided, provided that no hardening agents are used for cold hardening be applied by heating to 80 to 250 ° C for one to cure sufficient time, generally 5 to 60 minutes, cured.
Ggf. benötigte Additive gemäß (III) sowie - falls für den beabsichtigten Ein satz gewünscht - weitere Härtungsmittel werden in solchen Mengen zuge setzt, wie sie für den entsprechenden Zweck benötigt und dem Fachmann bekannt sind. In diesem Fall bleibt dem Anwender überlassen, welchen Festkörper und Lösungsmittelgehalt er wählt.Possibly. required additives according to (III) and - if for the intended A sentence desired - additional hardening agents are added in such quantities sets as required for the corresponding purpose and the specialist are known. In this case, the user is free to choose which one Solids and solvent content he chooses.
Die folgenden Beispiele beschreiben die Herstellung des Epoxidharzes (A), des Dispergiermittels (B-1), der Dispersion (A) + (B) + (C) bzw. des Bindemittels (A) + (B) + (C) + (II) sowie dessen Anwendung, wobei sie sich auf die besonders bevorzugten, absolut lösungsmittelfreien Systeme beschränken.The following examples describe the preparation of the epoxy resin (A), the Dispersant (B-1), the dispersion (A) + (B) + (C) or the binder (A) + (B) + (C) + (II) and its application, referring to the restrict particularly preferred, absolutely solvent-free systems.
- I.1 Ein handelsübliches Epoxidharz auf der Basis von Bisphenol A und Epichlorhydrin mit einem Epoxidgruppengehalt von ca. 2100 bis 2300 mmol/kg (Epoxidäquivalentgewicht von 450 bis 470 g/mol) (z. B. Beckopox® EP 301 oder Epikote® 1001).I.1 A commercial epoxy resin based on bisphenol A and Epichlorohydrin with an epoxy group content of approx. 2100 to 2300 mmol / kg (epoxy equivalent weight from 450 to 470 g / mol) (e.g. Beckopox® EP 301 or Epikote® 1001).
- I.2 Ein flexibilisiertes Epoxidharz, hergestellt durch Umsetzung von 150 g Diglycidyläther von Polypropylenglykol mit einem Epoxidgruppengehalt von 2750 bis 3150 mmol/kg (EV-Wert von 320 bis 360 g/mol) und 234 g Bisphe nol A bei 160°C mit ca. 0,2 g Triphenylphosphin bis zum vollständigen Verschwinden der Epoxidgruppen, und weiterer Umsetzung dieses phenoli schen Zwischenproduktes mit 750 g Bisphenol-A-Diglycidyläther (Epoxid gruppengehalt 5400 mmol/kg; EV = 185 g/mol) unter denselben Bedingun gen bis zu einem Epoxidgruppengehalt von 2100 bis 2300 mmol/kg (EV-Wert von ca. 460 bis 470 g/mol).I.2 A flexible epoxy resin made by reacting 150 g Diglycidyl ether of polypropylene glycol with an epoxy group content of 2750 to 3150 mmol / kg (EV value from 320 to 360 g / mol) and 234 g bisphe nol A at 160 ° C with approx. 0.2 g triphenylphosphine until complete Disappearance of the epoxy groups, and further implementation of this phenoli Intermediate product with 750 g bisphenol A diglycidyl ether (epoxy group content 5400 mmol / kg; EV = 185 g / mol) under the same conditions up to an epoxy group content of 2100 to 2300 mmol / kg (EV value from approx. 460 to 470 g / mol).
- I.3 Ein selbstdispergierendes Epoxidharz vom Typ Beckopox® EP 301, erhalten durch Umsetzung von Bisphenol A, dessen Diglycidyläther (Epoxid gruppengehalt 5405 mmol/kg; EV-Wert 1 85 g/mol) und einem lösungsmittel freien Dispergiermittel (β-1) bei Temperaturen um 160°C, analog wie in DE- A 36 43 751 beschrieben.I.3 A self-dispersing epoxy resin of the Beckopox® EP 301 type, obtained by reacting bisphenol A, its diglycidyl ether (epoxy group content 5405 mmol / kg; EV value 1 85 g / mol) and a solvent free dispersant (β-1) at temperatures around 160 ° C, analogous to DE- A 36 43 751 described.
309 g technisches Polyäthylenglykol mit eine gewichtsmittleren molaren Masse (Mw) von 4000 g/mol und 34,1 g eines Polyglycidyläthers auf Basis von Bisphenol A mit einem Epoxidgruppengehalt von 5460 mmol/kg (Ep oxidäquivalentgewicht von 183 g/mol) wurden zusammen auf 100°C erhitzt und unter Rühren mit 0,35 ml 50%iger wäßriger Tetrafluorborsäure versetzt. Das Verhältnis der Anzahl der Hydroxyl-Gruppen zur Anzahl der Epoxidgrup pen betrug 1 : 1,20. Die Mischung wurde weiter auf 130°C erwärmt und bei dieser Temperatur gehalten, bis der Epoxidgruppengehalt des Kondensations produktes ca. 2,9 mmol/kg (Epoxidäquivalentgewicht ca. 350000 g/mol) betrug. Nach Erkalten wies der Emulgator eine spröde, wachsartige feste Konsistenz auf und kann direkt für die Herstellung des Epoxidharzes I.3 verwendet werden.309 g of technical polyethylene glycol with a weight-average molar mass (M w ) of 4000 g / mol and 34.1 g of a polyglycidyl ether based on bisphenol A with an epoxide group content of 5460 mmol / kg (epoxide equivalent weight of 183 g / mol) were combined Heated 100 ° C and mixed with stirring with 0.35 ml of 50% aqueous tetrafluoroboric acid. The ratio of the number of hydroxyl groups to the number of epoxy groups was 1: 1.20. The mixture was further heated to 130 ° C and held at this temperature until the epoxy group content of the condensation product was about 2.9 mmol / kg (epoxy equivalent weight about 350,000 g / mol). After cooling, the emulsifier had a brittle, waxy solid consistency and can be used directly for the production of the epoxy resin I.3.
250 g dieses Kondensationsproduktes wurden unter Rühren und leichtem Erwärmen auf ca. 80°C in 250 g Wasser gelöst. Die erhaltene hellgelbe, klare Emulgatorlösung wies eine Viskosität (gemessen nach Brookfield, 25°C) von 3500 mPa·s und einen Festkörper-Massenanteil von 50% auf. 250 g of this condensation product were stirred and gently Warm up to approx. 80 ° C dissolved in 250 g water. The light yellow, clear emulsifier solution had a viscosity (measured according to Brookfield, 25 ° C) of 3500 mPa · s and a solid mass fraction of 50%.
423 g Epoxidharz (A) werden geschmolzen und bei 100°C mit Reaktivver dünner gemäß (C-1) homogenisiert und bei 90°C ggf. mit 81 g Dispergier mittel (B) versetzt (Harze 1.1 und 1.2). Man rührt bei 80°C zügig 50 bis 90 g Wasser ein, rührt bis zur Phaseninversion und gibt schrittweise ca. 170 g Wasser zu, wobei die Temperatur zum Schluß bei 60°C liegt. Es wird mit etwas Wasser auf etwa 2500 mPa·s eingestellt.423 g of epoxy resin (A) are melted and at 100 ° C with reactive thinner homogenized according to (C-1) and at 90 ° C with 81 g dispersant if necessary medium (B) mixed (resins 1.1 and 1.2). 50 to 90 g are rapidly stirred at 80.degree Add water, stir until phase inversion and gradually give approx. 170 g Water, the temperature at the end being 60 ° C. It will be with some water adjusted to about 2500 mPa · s.
423 g Epoxidharz (A) werden geschmolzen und bei 100°C mit Verdünnungs mittel gemäß (C), bestehend aus Reaktivverdünnern (C-1) und Monomeren (C- 2) homogenisiert und bei 90°C mit 81 g Dispergiermittel (B) versetzt. Man rührt bei 80°C zügig 50 bis 90 g Wasser ein, rührt bis zur Phaseninversion und gibt schrittweise ca. 170 g Wasser zu, wobei die Temperatur zum Schluß bei 60°C liegt. Man gibt einen Massenanteil von 1% (bezogen auf die Masse des Monomeren (C-2)) an tert.-Butylhydroperoxid zu und homoge nisiert 30 Minuten, wobei man auf 60°C hält. Man hält bei dieser Tempe ratur, gibt 0,05 ml FeSO₄-7-Hydrat-Lösung (2% in Wasser) zu und dosiert während 1,5 Stunden einen Massenanteil von 1,5% (bezogen auf die Masse der Monomeren) Ascorbinsäure als Lösung in etwa 45 g Wasser zu (ggf. syn chron die restlichen Monomere), wobei eine leichte Exothermie zu beobachten ist. Nachdem der Ansatz noch 1,5 h bei 60°C nachreagieren konnte, wird mit etwas Wasser auf etwa 2500 mPa·s eingestellt. 423 g of epoxy resin (A) are melted and diluted at 100 ° C agent according to (C), consisting of reactive diluents (C-1) and monomers (C- 2) homogenized and mixed with 81 g of dispersant (B) at 90 ° C. Man quickly stir in 50 to 90 g of water at 80 ° C, stir until phase inversion and gradually add about 170 g of water, the temperature at the end is at 60 ° C. A mass fraction of 1% is given (based on the Mass of the monomer (C-2)) of tert-butyl hydroperoxide and homogeneous nized 30 minutes, keeping at 60 ° C. You stop at this tempe rature, adds 0.05 ml of FeSO₄-7 hydrate solution (2% in water) and doses a mass fraction of 1.5% (based on the mass of the monomers) ascorbic acid as a solution in about 45 g of water (syn chron the remaining monomers), with a slight exotherm observed is. After the mixture was allowed to react for a further 1.5 hours at 60 ° C. adjusted to about 2500 mPa · s with a little water.
Abkürzungen:
nfA nichtflüchtige Anteile, Festkörper (1 g, 1 h, 125°C)
EGG Epoxidgruppengehalt
EV Epoxidäquivalentgewicht
TG Teilchengröße, Photonenkorrelationsspektroskopie, monomodal.
Abbreviations:
nfA non-volatile components, solids (1 g, 1 h, 125 ° C)
EGG epoxy group content
EV epoxy equivalent weight
TG particle size, photon correlation spectroscopy, monomodal.
50 g Dispersion werden mit einem Härtungsmittel gemäß EP-A 0 000 605 (Beispiel 5c), welches mit Wasser auf 40% verdünnt wurde (Gehalt an aktiven Wasserstoff-Atomen 31 25 mmol/kg; "H-Aktiv-Äquivalentgewicht" 320 g/mol), im stöchiometrischen Verhältnis 1 : 1 gemischt und als Klarlack auf entfettete Glasplatten aufgezogen (Naßfilm-Schichtdicke ca. 200 µm). Trocknung erfolgt bei Raumtemperatur.50 g of dispersion are mixed with a hardening agent according to EP-A 0 000 605 (Example 5c), which was diluted to 40% with water (content of active hydrogen atoms 31 25 mmol / kg; "H-active equivalent weight" 320 g / mol), mixed in a stoichiometric ratio of 1: 1 and as a clear coat mounted on degreased glass plates (wet film thickness approx. 200 µm). Drying takes place at room temperature.
Erläuterung der Prüfungsbedingungen:Explanation of the examination conditions:
- 1. Staubtrocken: Auf den Film gestreute Glasperlen lassen sich nach der Aus härtung nicht mehr mit einem Pinsel entfernen.1. Dust dry: Glass beads scattered on the film can be removed after the no longer remove hardening with a brush.
- 2. Klebfrei: Die Glasperlen lassen sich nach der Aushärtung mit einem Pinsel entfernen.2. Non-tacky: The glass beads can be brushed off after curing remove.
- 3. Topfzeit ("Pot-life"): Nach dem Mischen von Härter und Dispersion werden halbstündlich Filme mit einer Naßfilmdicke von 200 µm aufgezogen. Das Auf treten einer Trübung im Film nach Aushärtung zeigt das Ende der Verarbei tungszeit an und wird als Prüfergebnis eingetragen.3. Pot life ("Pot-life"): After mixing the hardener and dispersion half-hour films with a wet film thickness of 200 microns. The up If the film becomes cloudy after curing, the end of processing is shown time and is entered as the test result.
- 4. Härte: Pendelhärte nach König, DIN 53 157.4.Hardness: Pendulum hardness according to König, DIN 53 157.
- 5. Wasserfestigkeit nach 24 h, Lagerung bei Raumtemperatur: Auf Glas platten mit 200 µm Naßfilmdicke aufgezogene Filme werden nach 24 h Lagerung in Wasser bei Raumtemperatur geprüft. Die Bewertungsskala reicht von 0 = sehr gut bis 5 = schlecht. 5. Water resistance after 24 h, storage at room temperature: on glass Plates with a film thickness of 200 µm wet film are removed after 24 hours Storage in water tested at room temperature. The rating scale is sufficient from 0 = very good to 5 = bad.
- 6. MFT-Kurve: Auf einer Coesfeld (MFT-"D")-Meßbank wurde die Änderung der MFT (Mindest-Filmbilde-Temperatur) im Laufe der Reaktionszeit gemes sen. Fehler bei der Filmbildung (Trocknungstemperatur niedriger als MFT) treten auf in Form von Filmrissen, Trübung und Weißanlaufen; die Tempe ratur, bei welcher gerade noch ein intakter Film auftritt, ist die MFT. Auf diese Weise wurden MFT-Reaktionszeit-Funktionen für eine Reaktionstempe ratur von 20°C erhalten.6. MFT curve: The change was made on a Coesfeld (MFT- "D") measuring bench the MFT (minimum film-forming temperature) measured in the course of the reaction time sen. Film formation error (drying temperature lower than MFT) occur in the form of film tears, cloudiness and tarnishing; the tempe Matur is the one in which an intact film is just appearing. On in this way, MFT response time functions for a reaction temp obtained at 20 ° C.
Man erkennt sehr deutlich die erheblich verlängerte Verarbeitungszeit der Syste me mit Reaktivverdünner. Deren Filme weisen vergleichbare Eigenschaften zu Standard-Systemen auf (V.1 und V.3), während der Vergleich V.2 sogar gegen über den Standardsystemen zurückfällt, ohne daß durch Texanol eine über mäßige Topfzeitverlängerung eintritt. Insgesamt sind die erfindungsgemäßen Beschichtungen nur unwesentlich weicher als die Standards V.1 und V.3.You can clearly see the considerably longer processing time of the system me with reactive thinner. Their films have comparable properties Standard systems on (V.1 and V.3), while the comparison V.2 even against falls back over the standard systems without Texanol over moderate pot life extension occurs. Overall, the invention Coatings only marginally softer than standards V.1 and V.3.
Die Kombination Butyldiglykol + Texanol (V.2) senkt zwar die MFT am stärksten ab, bringt jedoch aufgrund des starken MFT-Anstiegs während der Härtung (Vernetzung und Verdunstung parallel) trotzdem nicht die zu erwartende Topf zeitverlängerung.The combination of butyl diglycol + Texanol (V.2) lowers the MFT the most off, but due to the sharp increase in MFT during curing (Crosslinking and evaporation in parallel) still not the expected pot time extension.
V.3 besitzt eine unzureichend niedrige Topfzeit, da hier nur Methoxypropanol als Koaleszenzmittel vorliegt, welches nicht effektiv genug ist. V.3 has an insufficiently short pot life, since only methoxypropanol is used here Coalescent is present, which is not effective enough.
Während die Vergleichssysteme unpraktikabel kurze Verarbeitungszeiten auf weisen und V.4 zudem eine wasserempfindliche Beschichtung liefert, zeigt sich auch hier der vorteilhafte Effekt durch die Reaktivverdünner. Lediglich die hohe Filmhärte der Standards kann nicht erreicht werden. While the comparison systems impractically short processing times and V.4 also provides a water-sensitive coating the advantageous effect of the reactive thinners. Only that high film hardness of the standards cannot be achieved.
Die Dispersion III.5 wurde mit Beckopox EP 384w verglichen, wenn letzterer Dispersion der Hexandiol-Diglycidyläther nachträglich zugefügt wurde.Dispersion III.5 was compared with Beckopox EP 384w if the latter Dispersion of hexanediol diglycidyl ether was added subsequently.
III.5-1: HDDGE 5 Minuten lang mit Teflon-Disk am Dissolver eindispergiert.III.5-1: HDDGE dispersed for 5 minutes on a dissolver with a Teflon disk.
III.5-2: HDDGE 5 Minuten lang mit Spatel eingerührt.III.5-2: HDDGE stirred with spatula for 5 minutes.
Hier zeigt sich, daß außer einer deutlichen Topfzeit-Verlängerung bei Zugabe des Reaktivverdünners vor dem Dispergieren des Basisharzes keine wesentli chen Unterschiede zwischen den Dispersionen bestehen.This shows that apart from a significant increase in pot life when added of the reactive diluent before dispersing the base resin is not essential There are differences between the dispersions.
Claims (24)
- (I) eine Basisharz-Dispersion, bestehend aus
- (A) einem Epoxidharz, das ein Kondensationsprodukt ist aus Massen
anteilen von
- (A-1) 50 bis 95% einer oder mehrerer Epoxidverbindung(en) mit mindestens zwei Epoxidgruppen pro Molekül
- (A-2) 5 bis 50% eines aromatischen Polyols
- (B) einem Dispergiermittel aus
- (B-1) einem Kondensationsprodukt aus
- (B-11) einem aliphatischen Polyol mit einer gewichtsmittleren mola ren Masse (Mw) von 200 bis 20 000 g/mol und
- (B-12) einer Epoxidverbindung mit mindestens zwei Epoxidgruppen pro Molekül, und
- (B-1) einem Kondensationsprodukt aus
- (C) einem Verdünnungsmittel, bestehend aus
- (C-1) niedermolekularen, flüssigen epoxyfunktionellen Verbindun gen, sowie
- (D) Wasser,
- (A) einem Epoxidharz, das ein Kondensationsprodukt ist aus Massen
anteilen von
- (II) ein wäßriges Härtungsmittel für das modifizierte Epoxidharz (I), welches sich für die Härtung bei Raumtemperatur oder bei erhöhten Temperaturen (forcierte Trocknung) eignet,
- (I) a base resin dispersion consisting of
- (A) an epoxy resin, which is a condensation product consisting of parts by mass
- (A-1) 50 to 95% of one or more epoxy compound (s) with at least two epoxy groups per molecule
- (A-2) 5 to 50% of an aromatic polyol
- (B) a dispersant
- (B-1) a condensation product
- (B-11) an aliphatic polyol with a weight-average molar mass (M w ) of 200 to 20,000 g / mol and
- (B-12) an epoxy compound having at least two epoxy groups per molecule, and
- (B-1) a condensation product
- (C) a diluent consisting of
- (C-1) low molecular weight, liquid epoxy-functional compounds, and
- (D) water,
- (A) an epoxy resin, which is a condensation product consisting of parts by mass
- (II) an aqueous curing agent for the modified epoxy resin (I), which is suitable for curing at room temperature or at elevated temperatures (forced drying),
(A-1) 55 bis 85% einer oder mehrerer Epoxidverbindung(en) mit mindestens zwei Epoxidgruppen pro Molekül und einem Epoxidgruppengehalt von 300 bis 12 000 mmol/kg
(A-2) 15 bis 45% eines aromatischen Polyols.2. Aqueous, low-solvent coating composition according to claim 1, characterized in that the epoxy resin (A) is a condensation product from mass fractions of
(A-1) 55 to 85% of one or more epoxy compound (s) with at least two epoxy groups per molecule and an epoxy group content of 300 to 12,000 mmol / kg
(A-2) 15 to 45% of an aromatic polyol.
(A-3) 1 bis 25% modifizierender Verbindungen mit mindestens zwei epoxid-reaktiven Gruppen verwendet werden.3. Aqueous, low-solvent coating composition according to claim 1, characterized in that for the production of the epoxy resin (A) as an additional starting material mass fractions of
(A-3) 1 to 25% of modifying compounds with at least two epoxy-reactive groups can be used.
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